Текст
С.Л. Корякин-Черняк
СПРАВОЧНИК
СВАРШИКА
пл я любителей
и не только...
Создание сварочных аппаратов своими руками
Обзор рынка бытовых сварочных аппаратов
Выбор аппарата для домашней электросварки
Полезные советы по проведению сварочных работ
Лучшие сайты о сваг^ и сварочных аппаратах
п1дюаматор
<НиТ
Стоимость подписки одного номера. 15.88 грн
Издательство «Радиоаматор»:
Украина г. Киев. ул. Краковская. 36/10
Дел./факс 573-39-38, тел. 573-25-82, e-mail racsea.cor
писем: а/я.56, Киев-110 03110, Украина
www. га-publish .com. на
Подписной индекс по каталогу «Укрпочта»:
Для организаций: 01567
Для частных лиц: 74435
Стоимость подписки одного номера: 10.67 грн
РАДИО
КОМПОНЕНТЫ
щтельство «Радиоаматор» рекомендует
Журнал «РадЬаматор» издаваемый с 1993 года. —
это увлекательный путеводитель в мир радио для тех, кто
ради увлечения либо по роду своей профессиональной
деятельности работает в эфире, занимается разработкой
и ремонтом разнообразных радиоэлектронных устройств
Это журнал для тех. кто привык работать со схемой на столе
и с паяльником в руках, кто своим призванием считает
практическую радиоэлектронику. Основные разделы журнала,
аудио, видео, электроника, компьютер. КВ и УКВ радиосвязь,
современные телекоммуникации.
Для организации: 01581
Для частных лиц: 48727
Журнал «Радиокомпоненты» посвящен обзору украинского
и мирового рынков электронных компонентов, измерительной
и электронной техники, паяльного
и радиоэлектронного оборудования, компьютеров
и комплектующих к ним.
Журнал рассчитан на разработчиков и производителен
электронной техники, потребителей и поставщиков
электронных компонентов, специалистов по ремонту
и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры.
Для организаций: 08042
Для частных лиц: 22901
Журнал «Электрик» — специализированное электротехничес-
кое издание. Издание публикует актуальные материалы
по таким направлениям, как: электроавтоматика, источники
питания, электродвигатели и приводы, трансформаторы,
силовое оборудование высокого, среднего и низкого напряже-
ния. энергетика, осветительные приборы а также методичес-
кие рекомендации, обзорные статьи с комментариями
ведущих специалистов отрасли, информацию о специализиро-
ванных выставках. Особое внимание уделяется освещению
экономических новостей в энергетике и электротехнике )
Стоимость подписки одного номера: 10.88 грн ;
С.Л. Корякин-Черняк
СПРАВОЧНИК СВАРЩИКА
для любителей и не только...
<"НиТ
\издательи i
Наука и Техника, Санкт-Петербург
2008
Корякин-Черняк С.Л.
Справочник сварщика для любителей и не только... — СПб.: Наука и Техника,
2008. — 400 с.: ил.
ISBN 978-5-94387-366-9
Серия «Домашний мастер»
Справочник обобщает необходимые сварщику-любителю сведения по основам электро-
сварки, структуре, устройству и работе сварочного оборудования, регулировке свароч-
ного тока, выбору оптимальных режимов использования. Приводится много интересных
примеров, полезных советов, важных предупреждений, рисунков и таблиц.
Рассматриваются проверенные на практике способы самостоятельного изготовления
сварочных аппаратов, варианты приобретения готового изделия. Особое внимание
уделено мерам безопасности при создании и ремонте сварочных аппаратов, при про-
ведении сварочных работ. Даются ссылки на наиболее интересные ресурсы Интернет,
из которых можно почерпнуть более подробную информацию.
Справочник создан совместно и при информационной поддержке популярного журна-
ла «Радиоаматор». Книга предназначена для широкого круга читателей. Информация
будет полезна как «продвинутым» сварщикам, так и тем, кто хочет овладеть искусством
мастера-электросварщика.
Авторские права на приведенные схемы принадлежат соответствующим разработчикам и произво-
дителям, а на радиолюбительские схемы с комментариями — авторам или издателям публикаций
и ресурсов Интернет, на которые сделаны цифровые ссылки по тексту данного справочника.
уРадоаматор^
Информационный партнер — Издательство «Радиоаматор»
www.ra-publish.com.ua
ISBN 978-5-94387-366-9
Автор и издательство не несут ответственности
за возможный ущерб, причиненный в ходе
использования материалов данной книги.
Контактные телефоны издательства
(812) 567-70-25, 567-70-26
(044)516-38-66
Официальный сайт: www.nit.com.ru
© Корякин-Черняк С.Л.
© Наука и Техника (оригинал-макет), 2008
ООО «Наука и Техника»
Лицензия № 000350 от 23 декабря 1999 года.
198097, г. Санкт-Петербург, ул. Маршала Говорова, д. 29
Подписано в печать 17.01.2008. Формат 70x1001/i6.
Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 25 печ. л.
Тираж 4000 экз. Заказ 50.
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ГП ПО «Псковская областная типография»
180004, г. Псков, ул. Ротная, 34.
Содержание
Предисловие........................................................... 7
1. Основы электросварки............................................. 13
1.1. Основные понятия и определения.............................. 13
1.2. Сварочные трансформаторы.................................... 16
1.3. Сварочная дуга.............................................. 20
1.4. Единая система обозначения электросварочного оснащения....... 35
2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления.............. 37
2.1. Основные характеристики...................................... 37
2.2. Регулировка сварочного тока.................................. 43
2.3. Свойства сварочных трансформаторов типа ТД и СТШ............ 64
2.4. Основные типы сварочных бытовых трансформаторов............. 65
2.5. Доработка сварочного трансформатора ТДЭ-101У2............... 68
2.6. Транформатор сварочный ТДМ-401—1 У2......................... 73
2.7. Характеристики промышленных сварочных трансформаторов,
выпускаемых в России и Украине.................................. 75
3. Электроды........................................................ 78
3.1. Технические характеристики электродов....................... 78
3.2. Выбор провода для вторичной цепи
трансформатора и диаметра электродов............................ 81
3.3. Технические характеристики
наиболее часто используемых электродов.......................... 81
3.4. Держатели электродов........................................ 82
4, Работа системы «сварочный трансформатор-электрод»................ 85
4.1. Расчет технологических характеристик
сварочных трансформаторов....................................... 85
4.2. Режимы сварки и количественные характеристики............... 86
4.3. Повышение качества электросварочных работ................... 90
5. Как самому создать сварочный трансформатор....................... 92
5.1. Формирование вольтамперной характеристики................... 92
5.2. Устройство и работа сварочного трансформатора............... 94
5.3. Методика изготовления сварочного трансформатора............ 100
5.4. Отработанный вариант расчета
и создания сварочного трансформатора........................... 106
5.5. Переоборудование трансформаторов в сварочные............... 109
5 6, Изготовление сварочного трансформатора
на П-образном магнитопроводе.................................... 112
5 7. Изготовление сварочного трансформатора
на Ш-образном магнитопроводе.................................... 113
5 8. Изготовление сварочного трансформатора из электродвигателя. 115
5.9. Изготовление сварочного трансформатора на магнитопроводе
из статора асинхронного трехфазного электродвигателя............ 120
5.10. Изготовление сварочного трансформатора из телевизионных
трансформаторов.................................................. 124
5.11. Сварочный трансформатор на магнитопроводе от ЛАТРов....... 128
5.12. Изготовление тороидальных магнитопроводов большой мощности .... 137
5.13. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора 139
5.14. Простой расчет сварочного трансформатора.................. 140
5.15. Надежность сварочного трансформатора...................... 143
6. Схемы регулировки сварочного тока............................... 147
6.1. Регулировка тока сварочного трансформатора................. 147
6.2. Схема регулятора сварочного тока на симисторе.............. 153
6.3. Регулировка тока при сварке на постоянном напряжении....... 156
6.4. Электронный регулятор тока для сварочного трансформатора
на тиристорах................................................... 163
6.5. Простой тиристорный регулятор тока сварочного трансформатора .... 166
6.6. Многофункциональные схемы регулирования сварочного тока..... 168
6.7. Фазовая регулировка тока сварочных трансформаторов......... 179
6.8. Регулятор напряжения сварочного аппарата................... 182
6.9. Сварочный трансформатор с плавным
регулированием сварочного тока.................................. 185
6.10. Устройство для защитного отключения электросварочного аппарата... 189
6.11. Универсальный тиристорный регулятор сварочного аппарата... 190
7. Концепция создания сварочного аппарата своими руками............ 196
7.1. Требования к самодельным сварочным аппаратам............... 196
7.2. Выбор типа сердечника...................................... 197
7.3. Выбор провода обмоток...................................... 199
8. Самодельные аппараты для точечной сварки........................ 202
8.1. Аппарат для точечной сварки с блоком управления
на силовом ключе МТТ4К.......................................... 202
8.2. Аппарат для точечной сварки на базе серийного
трансформатора ОСМ-1,0.......................................... 206
8.3. Аппарат для точечной сварки, созданный
на базе старых ламповых телевизоров............................. 209
8.4. Переносной аппарат с выносным сварочным пистолетом
для точечной электросварки.....................................
212
9. Аппараты для сварки на постоянном токе
220
9.1. Сварочный аппрат с использованием малых постоянных токов... 220
9.2. Сварочный аппарат постоянного тока на основе тороидального
трансформатора................................................. 226
9.3. Сварочный аппарат с тиристорным регулятором
228
9.4. Сварочный аппарат с регулировкой тока 20—200 А............... 231
9.5. Малогабаритный сварочный аппарат автолюбителя
с зарядным устройством аккумулятора.............................. 236
9.6. Сварочный аппарат с умножителем выходного напряжения ..... 243
9.7. Сварочный аппарат с двумя трансформаторами................. 245
9.8. Сварочный аппарат на основе неисправного электродвигателя.. 249
L 9.9. Доработка сварочного аппарата для работы на постоянном токе..... 251
9.10. Сварочный аппарат с повышенным КПД........................ 252
Ж 9.11. Сварочный аппарат с питанием от двигателя внутреннего сгорания....
9.12. Ремонт сварочного аппарата ТДЭ 101У2.............................
9.13. Автономный сварочный выпрямитель..........................
|| 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током..................
10.1. Нерегулируемый портативный сварочный аппарат на основе ЛАТРа....
I 10.2. Простой регулируемый сварочный аппарат на основе Ш-образного
I трансформатора.............................................
К 10.3. Малогабаритный сварочный аппарат переменного тока
на тороидальном трансформаторе с регулировкой сварочного тока....
Ю-4. Сварочный аппарат из сгоревшего трехфазного трансформатора.
| 10.5. Сварочные аппараты с питанием 380/220 В...................
1^. 10.6. Малогабаритный универсальный сварочный аппарат
на базе однофазных трансформаторов..........................
! 10.7. Маломощный сварочный аппарат для дуговой и контактной сварки
; с электронным управлением углом отсечки напряжения питания.
Р 10.8. Универсальный аппарат для сварки и резки металла.............
fc 10.9. Переносной сварочный аппарат на основе ЛАТРа................
^1. Универсальные сварочные аппараты.................................
11.1. Сварочный аппарат — универсал.............................
11.2. Универсальный сварочный аппарат на любую мощность.........
11.3. Аппарат для сварки на переменном или постоянном токе
на основе ЛАТРа................................................
11.4. Электросварочный аппарат для сварки
постоянным и переменным током..................................
258
260
264
266
266
267
269
273
277
282
286
297
300
303
303
307
312
315
«12. Сварочные полуавтоматы................................... 319
12.1 . Самодельный сварочный полуавтомат........................ 319
12.2 . Усовершенствованный сварочный полуавтомат................ 328
13- Сварочные аппараты промышленного производства.................. 339
13.1. Обзор основных видов сварочных аппаратов.................. 339
13.2. Инверторы................................................. 341
13.3. Сварочные полуавтоматы.................................... 345
13.4. Сварочные трансформаторы для сварки электродом............ 347
14. Выбор электросварочного аппарата
для любительского использования..................................... 350
15. Организация безопасного рабочего места сварщика................ 355
15.1. Основные вредные факторы электросварки.................... 355
15.2. Защита глаз при дуговой сварке............................ 356
15.3. Вентиляция рабочего места сварщика........................ 360
15.4. Защита от брызг металла и теплового действия тока......... 361
15.5. Электробезопасность...................................... 364
16. Справочный раздел ............................................. 367
16.1. Список Интернет-ресурсов по вопросу сварки, использованных
при работе над книгой........................................... 367
16.2. Эксплуатационные параметры защитных масок и щитков........ 371
16.3. Тиристоры для сварки фирмы «INTERNATIONAL RECTIFIER»...... 371
16.4. Справочные данныепо сварочным электродам.................. 373
17. Другие виды сварки............................................. 387
17.1. Газовая (газоплавильная) сварка........................... 387
17.2. Плазменная сварка......................................... 389
17.3. Лазерная сварка........................................... 390
17.4. Электрошлаковая сварка.................................. 391
17.5. Контактная сварка......................................... 391
17.6. Электронно-лучевая сварка................................. 392
17.7. Горновая или кузнечная сварка............................. 393
17.8. Индукционная (высокочастотная) сварка..................... 393
17.9. Электролитическая сварка.................................. 394
17.10. Диффузионная сварка..... ................................ 394
17.11. Литейная сварка.......................................... 395
17.12. Сварка трением........................................... 395
17.13. Сварка взрывом........................................... 396
17.14. Электросварка под водой.................................. 396
Литература.......................................................... 398
Предисловие
Электрическая дуга впервые была открыта в 1802 году профессо-
ром физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии
В. В. Петровым. Описывая явление электрической дуги в книге под
названием «Известия о гальвани-вольтовских опытах», профессор
В. Петров указал на возможность использования электрической дуги
Для электроосвещения и плавления металлов.
в 1882 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос
^Применил электрическую дугу для соединения металлов, в 1885 году
Получил патент под названием «Способ соединения и разъединения
ов непосредственным действием электрического тока», исполь-
'уя для этого дугу, горящую между угольным электродом и металлом и
емую электрической энергией от аккумуляторной батареи. В том
«е году он получил патент на «Электрогефест» — первое в мире устрой-
о электрической сварки металлов.
Затем русский инженер-металлург и изобретатель Н. Г. Славянов
1888 году разработал способ сварки металлическим электродом;
1891 году он получил два патента:
♦ «Способ и аппараты для электрической отливки металлов»;
* *^посо® электрического уплотнения металлических отливок».
Бенардос предложил различные способы сварки наклонными
'^..Металлическими электродами и устройства, в которых подача электрода
Зону дуги выполнялась за счет давления пружины.
также разработал разнообразные виды автоматических устройств
сварки угольным и металлическим электродами, являющимися
Л
8
Справочник сварщика для любителей и не только...
прообразами современных сварочных автоматов и полуавтоматов.
Оригинальное приспособление для регулирования длины дуги с помо-
щью соленоида, предложенное Н. Н. Бенардосом, экспонировалось на
Парижской всемирной выставке в 1900 году.
С тех пор прошло целое столетие. Много других ученых и инженеров
внесли свой вклад в разработку практических методов электрической
сварки металлов. Часто именно наши ученые оказывались во главе этого
направления. Евгений Оскарович Патон основал знаменитый Институт
электросварки в Киеве. Именно он в годы Великой Отечественной
войны в тылу внедрил способ сварки башен знаменитых танков Т-34,
что в немалой степени способствовало нашей Победе.
Трудно сказать, что только не сваривают сейчас в промышленно-
сти — и корпуса военных кораблей и подводных лодок, и конструкции
небоскребов, и башни доменных печей, и атомные реакторы, и турбины
для электростанций.
В то же время электросварка глубоко проникла в наш быт. В сель-
ском хозяйстве без нее трудно представить ремонт техники (тракторов,
комбайнов, сеялок и пр.). При ремонте автомобиля без сварки не обой-
тись. Хотите установить ограждение балкона, или решетку на окна, или
хотите поставить бронированную дверь — опять сварка!
Вот почему электросваркой в последние годы заинтересовались
любители. Они предлагают массу интереснейших конструкций свароч-
ных аппаратов, технологий, полезных советов.
Сегодня существует множество способов сварки для различных
материалов и типов соединений. Например, с помощью диффузионной
сварки в вакууме возможно очень прочное соединение таких различных
материалов, как металл и стекло.
Основными же видами сварки являются:
♦ электросварка штучным (или расходуемым) электродом;
♦ полуавтоматическая электросварка проволокой;
♦ аргоно-дуговая сварка нерасходуемым электродом;
♦ контактная сварка;
♦ газовая сварка и резка;
♦ некоторые другие виды.
Дуговая сварка относится к сварке плавлением. При этом виде сварки
плавление основного и присадочного металлов осуществляется электри-
ческой дугой, горящей между электродом и свариваемым металлом.
Расплавленные основной и присадочный металлы (электрод, прово-
лока лента) образуют сварочную ванну, в результате кристаллиза-
Предисловие
9
ции металла которой образуется сварной шов. Источником теплоты при
дуговой сварке является сварочная дуга — устойчивый электрический
разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров металла, использу-
емых при сварке, характеризуемый высокой плотностью тока и высокой
температурой.
В основе полуавтоматической и автоматической сварки в среде
защитных газов лежит тот же процесс, который используется и при руч-
ной электродуговой сварке.
Основным отличием является непрерывная подача расходуемого
электрода, которым является проволока.
При полуавтоматической сварке используется несколько типов
защиты изделия и сварочной ванны от окисления:
♦ сварка в среде защитных газов;
♦ сварка порошковой или флюсованной проволокой;
♦ сварка под флюсом.
Наиболее часто применяемыми в промышленности, в ремонтных рабо-
тах и в бытовых целях являются полуавтоматы для сварки в среде защит-
ных газов, что, в основном, обусловлено относительной дешевизной расхо-
дуемых материалов. Некоторые из этих аппаратов обладают возможностью
сварки флюсованной проволокой. Но сварка под флюсом, в основном,
используется для крупного промышленного и массового производства.
Аргонодуговая сварка — дуговая сварка, при которой в каче-
стве защитного газа используется аргон. Применяют аргонодуговую
сварку неплавящимся вольфрамовым и плавящимся электродами.
Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом может быть ручной
и автоматической.
Сварка возможна без подачи и с подачей присадочной проволоки.
Этот процесс предназначен, главным образом, для металлов толщиной
менее 3—4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе
прямой полярности. Сварку алюминия ведут на переменном токе.
При прямой полярности (плюс на изделии, минус на электроде):
♦ лучше условия термоэлектронной эмиссии;
♦ выше стойкость вольфрамового электрода;
♦ выше допускаемый предельный ток.
Допускаемый ток при использовании вольфрамового электрода диа-
метром 3 мм составляет:
♦ при прямой полярности 140—280 А;
♦ при переменном токе 100—160 А;
♦ при обратной полярности 20—40 А.
10
Справочник сварщика для любителей и не только...
Дуга на прямой полярности легко зажигается и горит устойчиво при
напряжении 10—15 В в широком диапазоне плотностей тока.
При обратной полярности:
♦ возрастает напряжение дуги;
♦ уменьшается устойчивость ее горения;
♦ резко уменьшается стойкость электрода;
♦ повышается нагрев и расход электрода.
Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной
для непосредственного применения в сварочном процессе.
В Примечание.
Электрическая дуга обратной полярности обладает важным
технологическим свойством: при ее действии с поверхности
свариваемого металла удаляются окислы и загрязнения.
Это явление объясняется тем, что при обратной полярности поверх-
ность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами
аргона, которые, перемещаясь под действием электрического поля от
плюса (электрод) к минусу (изделие), разрушают окисные пленки на
свариваемом металле, а выходящие с катода (поверхности изделия)
электроны способствуют удалению разрушенных окисных пленок.
0 Определение.
Процесс удаления окислов называется катодным распыле-
нием.
Указанное свойство дуги обратной полярности используют при
сварке А1 и Al-сплавов, имеющих прочные окисные пленки. Но так как
при постоянном токе обратной полярности стойкость вольфрамового
электрода низка, то для этой цели используют переменный ток.
При этом удаление пленки, т. е. катодное распыление, происходит,
когда свариваемое изделие является катодом.
Вывод.
При сварке неплавящимся электродом на переменном токе в
определенной степени реализуются преимущества дуги прямой
и обратной полярности, т. е. при этом обеспечивается устой-
чивость электрода и разрушение окисных пленок.
Предисловие
11
Дуга возбуждается замыканием электрода и металла угольным стерж-
> нем или кратковременным разрядом высокой частоты и напряжения с
помощью осциллятора.
Ручную сварку выполняют наклонной горелкой углом вперед, угол
наклона к поверхности изделия составляет 70—80°. Присадочную про-
волоку подают под углом 10—15°. По окончании сварки дугу постепенно
обрывают для заправки кратера, при ручной сварке — ее постепенным
растяжением, при автоматической — специальным устройством заварки
кратера, обеспечивающим постепенное уменьшение сварочного тока.
Для защиты охлаждаемого металла подачу газа прекращают через
10—15 с после выключения тока.
Типы соединений, в основном, выбираются в зависимости от тол-
щины свариваемого металла. Кромки не разделывают у деталей, тол-
щина которых полностью позволяет проваривать соединение дугой.
Сварку неплавящимся электродом без присадочной проволоки при-
меняют для малых толщин. Более толстый металл требует разделки
кромок, так как на толщине более 2—2,5 мм трудно выполнить отбор-
товку.
Для толщин более 6—8 мм применяют одностороннюю разделку
кромок, часто с подкладкой для обеспечения полного провара. При
толщине деталей свыше 20 тмм выполняют двустороннюю разделку.
Если при такой толщине невозможно осуществить двустороннюю
сварку (например, трубы большой толщины и небольшого диаметра),
делают U-образную или чашеобразную одностороннюю разделку кро-
мок и сварку ведут в несколько проходов. Но это несколько снижает
внутреннее качество швов, увеличивает количество наплавленного
металла.
Начало и конец шва выполняют на приставные технологические
планки, которые после сварки удаляют. Начало и конец шва удаляют
применением технологических планок. В начале и в конце обычно
больше всего бывает дефектов:
♦ подплавление;
♦ незаплавленный кратер;
♦ погрешности неустановившегося по сечению шва;
♦ изъяны зажигания дуги и т. п.
Перед сваркой очищают кромки от грязи, окалины, ржавчины до
металлического блеска. После сварки шов очищают стальной щет-
кой, придавая ему требуемый внешний вид и часто вскрывая при этом
дефекты.
А
teK-.................... ...........-.... -......-... _____________
12
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
Наличие на поверхности сварного шва остатков флюсовых
корок, оксидов способствует коррозионному разрушению шва.
В ряде случаев шов, выполненный на алюминиевом сплаве, покры-
вают антикоррозионным раствором. Режим сварки в защитных газах
выбирают в зависимости от толщины и марки свариваемого металла,
диаметра и марки электродной проволоки с учетом обеспечения мелко-
капельного переноса металла электрода.
При сварке сталей диаметры вольфрамовых электродов и оптималь-
ные значения тока выбирают по данным таблиц, которые приводятся в
соответствующих справочниках.
При аргонодуговой сварке высоколегированных сталей вольфрамо-
вым электродом в качестве присадочного металла применяют электро-
дные проволоки того же состава, что и для дуговой сварки данной стали
под флюсом [66].
В общем, сварка— дело тонкое. Успехов вам в этом нелегком, но
очень нужном деле.
1
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСВАРКИ
1.1. Основные понятия и определения
Причины широкого применения электросварки
Любое хорошее дело начинается с теории. Итак, основной объем
работ по сварке выполняется дуговым свариванием, в большинстве слу-
чаев с применением сварочных трансформаторов.
Причины широкого применения электросварки:
♦ доступность электротехнических материалов;
♦ относительная простота конструкции.
Это побуждает широкий круг почитателей техники конструировать
и изготовлять оригинальные конструкции сварочных трансформато-
ров. Но ожидаемый результат часто не достигается вследствие недоста-
точного количества информации об особенностях конструкции, схем-
ных решений и технологических свойств сварочных трансформаторов.
Учитывая это, издательство подготовило в серии «Домашний мастер»
книгу, которая систематизирует знания о сварочных трансформаторах и
особенностях их конструкции.
0 Определения
Сварка — это технологический процесс, позволяющий соеди-
нить две детали неразъемным соединением. В основе электро-
сварки лежит способность металлов плавиться и сплавляться
под воздействием электрической дуги.
14
Справочник сварщика для любителей и не только...
0 Сварочная дуга — длительный электрический разряд в иони-
. зированной смеси газов и паров различных материалов между
электродом 1 и изделием 3, находящимися под напряжением.
В состав дуги входит (рис. 1.1):
♦ анодная область;
♦ столб;
♦ катодная область.
Температура дуги (5000—7000 °C) позволяет расплавлять все металлы
и сплавы. На поверхности анода и катода температура дуги снижается
до 3500—4000 °C.
Электрическую дугу возбуждают коротким замыканием сварочной
дуги и последующим быстрым отводом электрода от Свариваемого
изделия.
Длина дуги практически равна диаметру электродного стержня.
Статическая вольтамперная характеристика
Зависимость напряжения на дуге от сварочного тока называют ста-
тической вольтамперной характеристикой (ВАХ), которая показана на
Глава 1. Основы электросварки
15
Внимание.
Зажигание дуги происходит при напряжениях 40—50 В. По
мере увеличения тока в дуге напряжение на ней уменьшается до
22 В. Это уменьшение прекращается при токе 80 А (мощность
порядка 1700 В А). При дальнейшем росте тока напряжение
дуги стабилизируется. Это— основной участок ВАХ дуги,
используемый для электросварки.
При токах свыше 800 А напряжение на дуге начинает нарастать.
При использовании сварочного трансформатора сварку можно вести на
переменном токе. При этом на каждом полупериоде сетевого напряже-
ния дуга зажигается снова (и так 100 раз в секунду). На рис. 13 пока-
заны графики тока и напряжения на дуге при сварке переменным током
при подключении дуги непосредственно к трансформатору [39].
При повышении напряжения на трансформаторе дуга зажигается
при напряжении U3 (точка А), затем напряжение дуги U уменьшается,
и дуга гаснет в точке В.
Точно такой же процесс происходит при отрицательной полуволне
напряжения UTp. Таким образом, дуга горит только в промежуток вре-
мени 1, (в это время существует ток сварки 1св).
Время tj + t3 — перерыв в работе дуги.
Для того чтобы увеличить время горения, последовательно со свароч-
ным трансформатором включают индуктивное сопротивление — дрос-
сель. В этом случае возникает сдвиг фаз между сварочным напряжением
и током. Когда ток дуги 1д достигает нуля, напряжение UTp уже дости-
гает Циж для повторного зажигания дуги (рис. 13, б). В этом случае дуга
горит практически без перерыва.
Рис. 1.3. Графики тока и напряжения на дуге при сварке переменным током
при подключении дуги непосредственно к трансформатору
16
Справочник сварщика для любителей и не только...
1.2. Сварочные трансформаторы
Причины широкого распространения
сварочных трансформаторов
Чаще всего как в промышленности, так и в быту сварка выполняется
при помощью сварочных трансформаторов с использованием искус-
ственных электродов. Так, из всего объема сварочных источников пита-
ния на сварочные трансформаторы приходится больше половины.
Значительное распространение сварочных трансформаторов в народ-
ном хозяйстве поясняется:
♦ широким выбором дешевых сварочных электродов со специальным
покрытием;
♦ несложной техникой выполнения самого процесса сваривания.
Реально сварку может выполнять любой человек, вооруженный защит-
ной маской и имеющий элементарные знания по правилам применения
электрических устройств, техники безопасности и техники выполнения
процесса сваривания. Эта, на первый взгляд, несложная операция приводит
к желательному результату благодаря свойствам как сварочных электродов,
так и сварочных трансформаторов. Усовершенствование и улучшение их
сварочных свойств происходит уже на протяжении почти ста лет от изобре-
тения этого процесса в 1885 г. нашим земляком Николаем Николаевичем
Бенардосом. Над дальнейшим усовершенствованием работают производи-
тели сварочных материалов и оснащения всего мира и поныне.
Внимание.
Сварочные трансформаторы и сварочные материалы допол-
няют друг друга, создавая единую систему. Благодаря такому
объединению, они дают такой значительный и легко доступ-
ный, на первый взгляд, результат. Но если в эту систему при-
внести электрод или трансформатор с другими свойствами,
то это приведет к ухудшению процесса сваривания или невоз-
можности его осуществления вообще.
Технологические свойства сварочных трансформаторов
Рассмотрим технологические и электрические особенности свари-
вания. Конструкция сварочного трансформатора несложная, поэтому
человек, владея элементарными знаниями по электротехнике, способен
Глава 1. Основы электросварки
17
своими силами изготовить такой трансформатор. Но очень часто, после
того как трансформатор изготовлен, возникают вопросы о качестве про-
цесса сваривания. Такие конструкторы жалуются:
♦ на плохое первичное зажигание дуги;
♦ на невозможность поддерживать процесс сваривания;
♦ на частые обрывы дуги;
♦ на значительное разбрызгивание расплавленного металла;
♦ на плохое формирование сварного шва.
Внимание.
Эксплуатационные требования к сварочным трансформато-
рам значительно отличаются от требований к энергетиче-
ским трансформаторам.
Энергетические трансформаторы очень хорошо описаны в литера-
туре. В то же время особенности конструкции сварочных трансформато-
ров, которые как раз и определяют технологические свойства, описаны
очень мало и только в специальной литературе.
Особенности сварочных трансформаторов
Особенностью сварочных трансформаторов есть то, что они должны
согласовывать электрическую характеристику сварочной дуги с характе-
ристикой общей сети питания в отличие от обычных трансформаторов, на
которые полагается функция изменения напряжения и тока. Поэтому для
конструирования и изготовления сварочного трансформатора с необходи-
мыми технологическими свойствами необходимо понимать, какие особен-
ности конструкции влияют на технологические свойства трансформатора.
Обычно сварочные свойства трансформатора оцениваются пятью
отдельными показателями:
♦ начальное зажигание дуги;
♦ постоянство процесса сваривания;
♦ степень разбрызгивания расплавленного электродного и основно-
го металла;
♦ качество формирования сварного шва;
♦ эластичность сварочной дуги.
Каждый показатель сварочных свойств оценивается баллами от
одного до пяти, при этом каждому балла отвечает определенная харак-
теристика показателя. Рассмотрим их последовательно.
18
Справочник сварщика для любителей и не только...
Качественные показатели
сварочных свойств трансформатора
Показатель 1 — начальное зажигание дуги.
♦ Один балл. Редкое зажигание или полное его отсутствие.
♦ Два балла. Трудное зажигание, появление дуги после многоразовых
прикосновений электрода к изделию и привариваний электрода.
♦ Три балла. Удовлетворительное зажигание, появление дуги после
трех—четырех прикосновений электрода к изделию.
♦ Четыре балла. Красивое зажигание, появление дуги после легкого
движения электрода, первого или второго, по металлу.
♦ Пять баллов. Легкое зажигание, которое характеризуется мгновен-
ным зажиганием дуги сразу после прикосновенья электрода к из-
делию.
Показатель 2 — постоянство процесса сваривания.
♦ Один балл. Отвратительное постоянство процесса, что характери-
зуется нестойким горением дуги с частыми обрывами.
♦ Два балла. Низкое постоянство процесса, что характеризуется нерав-
номерным горением дуги, которое вибрирует и иногда срывается.
♦ Три балла. Удовлетворительное постоянство процесса, что характе-
ризуется неравномерным горением дуги с вибрацией, но без срывов.
♦ Четыре балла. Хорошее постоянство процесса, дуга при этом го-
рит равномерно с незначительной вибрацией и хрустящим шу-
мом, треском.
♦ Пять баллов. Высокое постоянство процесса, при котором дуга го-
рит спокойно, равномерно, без вибраций, с мягким шипением.
Показатель 3 — разбрызгивание металла.
* Один балл. Разбрызгивание металла очень большое, зона сварки вы-
глядит как очень много больших, плохо удаляемых брызг близ шва.
♦ Два балла. Большое разбрызгивание металла, зона сварки выгля-
дит как много больших, плохо удаляемых брызг близ шва.
♦ Три балла. Повышенное разбрызгивание металла, зона сварки ха-
рактеризуется умеренным количеством больших и маленьких брызг
близ шва, которые легко удаляются.
♦ Четыре балла. Умеренное разбрызгивание металла, зона сварки
имеет мелкие брызги, равномерно распределенные близ шва, кото-
рые легко удаляются.
♦ Пять баллов. Незначительное разбрызгивание металла, немного
маленьких брызг на поверхности шва.
Глава 1. Основы электросварки
19
Показатель 4 — качество формирования сварного шва.
♦ Один балл. Очень плохое качество, при котором валик шва нерав-
номерный по ширине и высоте, с видимыми шлаковыми включе-
ниями и щелями.
♦ Два балла. Низкое качество, при котором валик шва неравномер-
ный по ширине и высоте, бугристый.
♦ Три балла. Удовлетворительное качество формирования шва, при
котором шов имеет вид бугристого валика с отдельными неравен-
ствами по высоте и превышениями по кромкам шва.
♦ Четыре балла. Высокое качество формирования шва, при котором
валик шва мелкобугристый, с редкими небольшими неравенствами
по высоте и небольшими превышениями по кромкам шва.
♦ Пять баллов. Очень высокое качество формирования шва, при ко-
тором валик шва равномерный, гладкий или мелкобугристый с мед-
ленным переходом к основному металлу.
Показатель 5 — эластичность дуги.
♦ Один балл. Худший показатель, при попытке увеличения длины
дуги она сразу обрывается.
♦ Два балла. Низкая эластичность дуги, при выполнении сваривания
в этом случае нужна постоянная поддержка короткой дуги. При
незначительном увеличении дуга обрывается.
♦ Три балла. Удовлетворительная эластичность дуги, при которой
длина дуги увеличивается визуально к двойному диаметру электрода
при заметном изменении интенсивности расплавления электрода.
♦ Четыре балла. Достаточная эластичность дуги, при которой длина ду-
ги увеличивается визуально к тройному диаметру стержня электрода
при небольшом изменении интенсивности расплавления электрода.
♦ Пять баллов. Высокая эластичность дуги, при которой длина дуги
визуально увеличивается к тройному и больше диаметру стержня
электрода при практически неизменной интенсивности расплавле-
ния электрода.
Потребительские свойства трансформатора
Выше мы рассмотрели основные технологические свойства свароч-
ного трансформатора. Результатом конструирования и изготовления
сварочного трансформатора является его способность реализовать
потребительские свойства трансформатора, его соответствие назва-
20
Справочник сварщика для любителей и не только...
нию «сварочный». Каждый разработчик сварочного трансформатора,
прежде чем начать работу в этом направлении, должен четко сознавать:
♦ цель, которую он хочет достичь;
♦ какими средствами и методами он будет решать эту задачу.
Рассмотрим пути формирования особых электромагнитных характе-
ристик трансформатора, которые как раз и создают специальные сва-
рочные технологические свойства.
Общие электромагнитные процессы,
происходящие в сварочном трансформаторе
Нагрузкой сварочного трансформатора является электрическая сва-
рочная дуга. Это специфический электрический элемент с нелинейной
характеристикой. Точно определить электрические параметры дуги в
реальном времени, необходимые для точного расчета трансформатора,
практически невозможно.
Сварочный трансформатор — это устройство, которое в электромаг-
нитной системе «сеть питания-трансформатор-сварочная дуга» факти-
чески согласовывает параметры общей электрической сети питания и
требования технологии сваривания к свойствам сварочной электриче-
ской дуги с целью получения качественного процесса сваривания. Пять
параметров этого процесса приведенны выше.
Сварочная дуга — это мощный электрический разряд в ионизирован-
ной смеси газов, паров металлов и ионизирующих веществ, присутству-
ющих в составе пласта покрытия сварочных электродов, флюсов и газов,
которые составляют атмосферу.
Особенности и свойства дугового разряда выдвигают к сварочному
трансформатору ряд требований, без выполнения которых невозможно
обеспечить реализацию процесса сваривания.
1.3. Сварочная дуга
Физические свойства сварочной дуги
Физические свойства сварочной дуги (рис. 1.4) характеризуются про-
цессами, которые протекают в трех четко выраженных областях:
♦ анодной — 1а;
♦ катодной — 1к;
♦ столба дуги — 1с.
21
[лава 1. Основы электросварки
Рис. 1.4. Физические свойства сварочной дуги
Они характеризуют падение напряжения на дуговом промежутке.
Распределение напряжения за длиной дуги имеет вид, изображенный на
рис. 1.4.
Ud= и+и+иа,где:
Ud — напряжение дуги, В;
UK — падение напряжения на катоде, В;
Uc — падение напряжения в столбе дуги, В;
Ua — падение напряжения на аноде, В.
Электрическая дуга представляет собой мощный источник тепловой
энергии, которая успешно используется для расплавления основного
и электродного металла. Сварочная дуга с металлическим электродом,
который плавится, в некоторых случаях довольно эффективно пере-
дает на разогрев и плавление основного металла от 60 до 80 % энергии,
полученной от источника электрического тока, которое питает эту дугу.
Потери энергии приходятся в основном на электромагнитное излучение
дуги в окружающую среду. Энергия дуги также расходуется на тепло-
проводность металлов и отбирается вместе с брызгами расплавленного
основного и электродного металла.
Внимание.
Излучение сварочной дуги с плавким металлическим электро-
дом по своим характеристикам приближается к солнечному
излучению. Поэтому сварщик при выполнении операции свари-
вания должен пользоваться световым фильтром, чтобы пре-
дотвратить как ожог глаз, так и попадание излучения дуги на
кожаный покров тела, чтобы избегнуть ожогов кожи.
22
Справочник сварщика для любителей и не только...
Мощность электрической дуги
Мощность дуги можно также распределить на три составных части:
♦ катодную; ♦ столба дуги; ♦ анодную.
w. = I.U. =1. (U + Ц +Ua), где
Id — ток дуги, А;
UK — катодное падение напряжения;
Ua — анодное падение напряжения.
UK и Ua не зависят от длины дуги L, мм, где L= 1к + 1с + 1а.
Падение напряжения в столбе дуги Uc пропорционально длине дуги,
поэтому Uc = b, где b — градиент напряжения в столбе дуги, В/мм.
Мощность дуги можно представить так:
wd = + ь)’ где а = ик + Ua-
Такой подход к определению мощности дуги легко позволяет найти
сумму значений UK + Ua, вместо того, чтобы измерять падения этих
напряжений в отдельности. Сумму катодного и анодного падений напря-
жений можно найти, постепенно уменьшая длину дуги и измеряя ее
напряжение при минимальной длине дуги, если падением напряжения в
столбе дуги можно пренебречь.
Отдельное же значение составных, присутствующих в выражении,
которое описывает мощность дуги, можно найти следующим образом.
Катодное падение напряжения UK можно принять равняющимся потен-
циалу ионизации газа:
♦ потенциал ионизации паров железа равняется 7,83 В;
♦ потенциал ионизации воздуха составляет 14 В.
Если точных данных измерений нет (а выполнить их довольно
сложно), то ориентировочно можно взять катодное падение напряже-
ния равным 10 В. Анодное падение напряжения, которое в значитель-
ной мере зависит от разнообразных факторов, при обычном ручном сва-
ривании покрытым стальным электродом ориентировочно можно при-
нять равным 6—8 В.
В
Вывод.
Сумму катодного и анодного падений напряжения UK + Ua
можно принять равным 16—18 В. Что касается столба дуги,
то градиент напряжения в нем составляет 2—3 В/мм, ориен-
тировочно примем значение 2,5 В/мм. Таким образом, ориен-
тировочное напряжение сварочной дуги длиной 6 мм при обыч-
ном ручном сваривании с использованием стального покрытого
электрода будет составлять 10+8+2,5 х 6=33 В.
Глава 1. Основы электросварки
23
Вольтамперные характеристики дуги
Области использования дуги очень широкие, довольно разнообразны
условия ее существования и, конечно, так же разнообразны ее характе-
ристики. Для исследований и практического применения имеет большое
значение вольтамперная характеристика (ВАХ) дуги U = f (I).
Вывод.
ВАХ свидетельствует, что дуга как вид газового разряда явля-
ется нелинейным сопротивлением и не удовлетворяет закону
Ома.
На рис. 1.5 изображена некоторая «средняя» характеристика, кото-
рая имеет отношение приблизительно к ручному свариванию стальным
электродом. В характеристике можно условно выделить три области: I,
II и III.
Область I— это маленькие токи. Здесь имеет место нисходящая
характеристика, так как с увеличением тока увеличивается объем разо-
гретого газа и степень его ионизации. Соответственно, проводимости
дуги соответствует более скорое возрастание силы тока, и потому напря-
жение на ней спадает.
Область II — это средние токи, жесткая характеристика. С увеличением
тока здесь пропорционально увеличивается и сечение столба дуги. Падение
напряжения на нем остается постоянным, как и вообще напряжение дуги.
Сила тока устанавливается регулированием источника питания.
Область III — это большие токи, возрастающая характеристика, сте-
пень ионизации высокая. С увеличением силы тока сечение столба ста-
новится недостаточным, сопротивление его возрастает, падение напря-
жения на столбе и напряжение на дуге возрастают. Характер изменения
напряжения приближается к линейному и возрастает с увеличением
Рис. 1.5. Пример ВАХ для ручного сваривания стальным электродом
24
Справочник сварщика для любителей и не только...
тока. Все три вида характеристик встречаются на практике. Изучение
характеристики дает ценные сведения о свойствах дуги.
Варианты дугового разряда
При заданной длине дуги L возможно, вообще говоря, бесчисленное
количество вариантов дугового разряда, которые отличаются:
♦ напряжением дуги;
♦ температурой газа;
♦ диаметром столба;
♦ размерами электродных пятен и т. п.
Однако опыт показывает, что в заданных условиях устанавлива-
ется один, целиком определенный стационарный режим дугового
разряда,который удовлетворяет «принципу минимума», то есть проте-
кает при минимальной энергии. Поскольку мощность разряда W и вели-
чина тока заданы, то минимальная мощность достигается по наимень-
шему значению напряжения дуги U min. Из всего возможного перечня
только этот вариант стойкий.
На протяжении более чем сотни лет дуговой разряд остается основным
источником тепла, позволяющим получать и на протяжении длительного
времени поддерживать высокие температуры газа — от 5000 до 30000 К.
Кратковременно в особых условиях можно поддерживать темпера-
туру в несколько миллионов градусов. Возможность достижения таких
температур составляет важнейшее преимущество дугового разряда,
которое используется в сварочной технике. Дуговой разряд отличается
также высокой концентрацией энергии. В электродных пятнах можно
обнаружить мощности до несколько сотен киловатт на квадратный сан-
тиметр или 100 ккал/(см с) и больше. Такая высокая концентрация энер-
гии очень желательна в сварочной технике.
Необходимо отметить, что для питания сварочной дуги достаточно
сварочного тока с частотой 50 Гц. Успешное использование перемен-
ного тока свидетельствует о большой стойкости сварочной дуги, которая
переносит падение тока к нулю, которое имеет место 100 раз в секунду,
и не очень большую разность в энергетических качествах катодной и
анодной областей дуги.
Как известно, энергия сварочной дуги главным образом расходуется
на плавление основного и электродного металлов. Качество сваривания
в значительной мере зависит от свойств источника, который питает сва-
рочную дугу.
Глава 1. Основы электросварки
25
Вольтамперные характеристики источника сварочного тока
В энергетической системе «источник питания-дуга-сварочная ван-
ная» в процессе сваривания могут появляться возмущения, из-за кото-
рых нарушается равновесие системы. Возмущения возникают по разным
причинам:
♦ скачкообразные, периодические или плавные изменения длины дуги;
♦ короткие замыкания дугового промежутка, вызванные переносом
металла;
♦ изменения напряжения общей сети питания;
♦ изменения скорости подачи электродного провода и т. п.
Под действием этих возмущений изменяется электрическая прово-
димость дугового промежутка, возникают переходные процессы, при
которых испытают изменения такие энергетические параметры, как
напряжение на дуге и сварочный ток. Это отрицательно сказывается на
результатах сваривания.
Характер и скорость протекания переходных процессов, а также спо-
собность системы быстро восстанавливать состояние стойкого равнове-
сия определяются статическими и динамическими свойствами свароч-
ного источника питания. Кроме того, источник питания должен удо-
влетворять технологии данного процесса дугового сваривания, то есть
иметь необходимые технологические свойства.
Выбор сварочного источника питания
При выборе сварочного источника питания большое значение имеет
характер зависимости между напряжением и силой тока дуги — стати-
ческая или вольтамперная характеристика дуги (пример на рис. 1.5).
В зависимости от способа сваривания, сварочной дуге отвечает та или
другая область статической характеристики:
♦ при ручном дуговом сваривании статическая характеристика
дуги — нисходящая с переходом к жесткой;
♦ при механизированном сваривании под флюсом и в углекислом га-
зе — жесткая с переходом к возрастающей.
Также весомое значение имеют технические характеристики источ-
ника питания:
♦ Uxx — напряжение холостого хода;
♦ 1Н — номинальная сила сварочного тока;
♦ диапазон регулирования сварочного тока и рабочего напряжения;
♦ ПН (%) — продолжительность работы в сварочном цикле.
26
Справочник сварщика для любителей и не только...
Напряжение должно быть достаточным для легкого возбужде-
ния дуги. Возбуждение дуги происходит тем более легко, чем выше
источника питания в зависимости от условий сваривания, защитной
среды, состава электродного покрытия и т. п.
Важными параметрами есть также ток короткого замыкания 1к и
номинальное рабочее напряжение UH, что отвечает номинальному зна-
чению сварочного тока 1н для данного источника питания. Каждому
текущему значению сварочного тока 1зв отвечает целиком определенное
значение рабочего напряжения ид. Это соотношение регламентируется
ГОСТ 95—77 «Трансформаторы однофазные однопостовые для ручного
дугового сваривания».
0 Определение.
При ручном дуговом сваривании покрытыми электродами
Ud и I связаны простой зависимостью, которую иногда назы-
вают регулировочной характеристикой источника питания
U =20 + 0,041 .
О св
Определение.
Зависимость между напряжением на исходных клеммах источ-
ника и силой тока в сварочном круге— наиболее значимая
характеристика источника питания. Эта зависимость опре-
деляет его электрические свойства. Она называется внешней
статической или вольтамперной характеристикой источ-
ника питания и играет важную роль в обеспечении стойкой
работы в процессе сваривания.
Внешняя ВАХ (рис. 1.6) может быть:
♦ крутопадающей (а); ♦ жесткой (в);
♦ пологопадающей (б); ♦ возрастающей (г).
а - крутопадающая;
б - пологопадающая:
в - жесткая;
г - возрастающая
Рис. 1.6. Внешняя ВАХ
Глава 1. Основы электросварки 27
Требования к виду внешних характеристик
Требования к виду внешних характеристик обычно связаны с осо-
бенностями сварочного процесса, для которого предназначен источник
питания:
♦ электрод, который плавится или не плавится;
♦ открытая дуга, под флюсом или в защитном газе;
♦ степень механизации и т. п.
В зависимости от способа формирования внешней характеристики
она может быть:
♦ параметрической, сформированной за счет внутреннего сопротив-
ления силового трансформатора или других параметров электро-
магнитных узлов;
♦ схематической, полученной с помощью схемных решений элек-
тронных средств управления.
Совет.
Внешняя характеристика источника питания должна выби-
раться такой, чтобы при изменениях длины дуги режим сва-
ривания не испытывал изменениий, которые выходят за допу-
стимые пределы.
Классификация сварочных источников по форме ВАХ
Источник питания с крутопадающей внешней характеристикой ис-
пользуют:
♦ для ручного дугового сваривания;
♦ аргонодугового вольфрамовым электродом;
♦ механизированного под флюсом на автоматах с регулированием
скорости подачи электродного провода в зависимости от напряже-
ния дуги.
Ш Совет.
При ручном и аргонодуговом сваривании важно обеспечить
минимальные отклонения тока при колебаниях длины дуги.
Эластичность дуги будет тем выше, чем круче ВАХ источника
питания.
28
Справочник сварщика для любителей и не только...
Источники питания с пологопадающей и жесткой внешней характе-
ристикой используют:
♦ при механизированном сваривании электродом, который плавится
в защитных газах (СО, Аг, Аг+СО);
♦ при автоматическом сваривании под флюсом с постоянной скоро-
стью подачи электродного провода, что не зависит от напряжения
дуги.
Внимание.
От правильного выбора внешней характеристики источника
питания зависит не только обеспечение постоянного состоя-
ния системы, но и процесс саморегулирования дуги, который
важен при автоматическом сваривании с постоянной скоро-
стью подачи электродного провода. Чем более жесткая харак-
теристика источника питания, тем интенсивнее обнаружи-
вается саморегулирование.
Источники сварочного тока
За всю историю сваривания создано много разных типов источников
питания: от простых трансформаторов, генераторов и выпрямителей до
сложнейших современных источников сварочного тока с использова-
нием инверторной техники и компьютерного управления.
В качестве источника переменного синусоидального тока служат сва-
рочные трансформаторы. Для получения переменного тока заданной
формы, например, прямоугольной, разработаны специальные управляе-
мые источники сварочного тока. Сварочные источники переменного
тока широко используют при ручном дуговом сваривании покрытыми
электродами и механизированном сваривании под флюсом, а также для
сваривания легких сплавов в среде аргона. Для питания сварочной дуги
постоянным током используют выпрямители.
При прикосновении плавким электродом к изделию происходит
короткое замыкание сварочной цепи, ток которого расплавляет и испа-
ряет металл контактирующих поверхностей. При следующем отрыве
электрода от изделия в пространстве, заполненном ионизированными
парами и газами, под действием напряжения источника питания появ-
ляется сварочная дуга.
Глава 1. Основы электросварки
29
Внимание.
Возбуждение дуги происходит тем более легко, чем выше напря-
жение холостого хода источника. Для обеспечения надежного
возбуждения напряжение холостого хода должно быть не ниже
40 В. При условиях безопасности напряжение холостого хода
источников переменного тока не должно превышать 80 В (за
исключением специализированных источников) в соответ-
ствии с ДСТУ 2456-94 «Сваривание дуговое и электрошлаковое.
Требования безопасности».
При сваривании неплавким электродом для возбуждения дуги без
прикосновенья на промежуток «электрод-изделие» подают высоко-
вольтный разряд от специального генератора высокого напряжения —
осциллятора.
Стойкое горение дуги обеспечивается правильным выбором внешней
характеристики источника питания (рис. 1.7). Например, при нисходя-
щей статической характеристике I дуги источник питания должен иметь
еще большую крутопадающую внешнюю характеристику а.
Как можно видеть из рис. 1.7, сила тока и напряжение дуги и источ-
ника питания совпадают в точках А и В. Из них только точка А отве-
чает стойкому горению дуги. Если по какой-нибудь причине сила тока
{снизится, то напряжение источника питания станет больше напря-
жения дуги. Ее излишек приведет к увеличению силы тока, то есть к
возвращению в точку А. Если же сила тока увеличится, то напряже-
ние источника питания снизится и станет меньше напряжения дуги.
Поэтому сила тока уменьшится, и режим сваривания восстановится.
Тем самым поддерживается постоянный режим сваривания и стойкое
горение дуги.
Рис. 1.7. ВАХ при сваривании неплавким электродом
30
Справочник сварщика для любителей и не только...
Точка В отвечает нестойкому процессу горения дуги. Ведь всякое
случайное изменение силы тока приводит к обрыву дуги или к тому
моменту, пока сила тока не достигнет значения, которое отвечает точке
постоянного процесса горения дуги А.
Вывод.
Стойкое горение дуги поддерживается только в той точке, где
внешняя характеристика источника питания есть более кру-
топадающей, чем статическая характеристика дуги.
При жесткой статической характеристике дуги внешняя характери-
стика источника питания может быть и крутопадающей, и пологопада-
ющей. При возрастающей статической ВАХ дуги используют источник
питания с жесткими внешними характеристиками.
К источникам питания переменного тока предъявляют дополнитель-
ные требования, связанные со сниженной стойкостью дуги сменного
тока. При частоте 50 Гц напряжение источника питания за секунду
100 раз становится равным нулю. При этом дуга гаснет.
После каждого такого угасания дуга может возбудиться лишь при
повышенном напряжении, которое носит название напряжения повтор-
ного возбуждения. Если напряжение источника питания недостаточно
большое, то повторного возбуждения может не произойти. И в горении
дуги наступают значительные перерывы. Для надежного повторного
возбуждения дуги переменного тока необходимо увеличивать силу тока
и напряжение холостого хода источника питания, а также использовать
источники питания с большей индуктивностью.
При ручном сваривании все возможные способы регулирования силы
тока и напряжения дуги можно свести к двум:
♦ изменению напряжения холостого хода U^;
♦ изменению сопротивления Z источника питания.
Если увеличить напряжение холостого хода источника питания
(рис. 1.8), то его характеристика сместится вправо и пересечется с харак-
теристикой дуги при больших токах. Если увеличить сопротивление
источника питания, которое отвечает смещению его характеристики
влево (рис. 1.9), то энергия, которая отдается источником питания дуге,
уменьшится, а сила тока снизится.
При ручном сваривании покрытыми электродами используют источ-
ники питания постоянного и переменного тока с крутопадающими
внешними характеристиками (см. выше рис. 1.6, а). Благодаря повышен-
Глава 1. Основы электросварки
31
Рис. 1.8. ВАХ при увеличении
напряжения холостого хода
источника питания
Рис. 1.9. ВАХ при увеличении
сопротивления источника питания
ному напряжению холостого хода обеспечиваются надежное началь-
ное и повторное возбуждения дуги. При объединении крутопадающей
характеристики источника питания с жесткой характеристикой дуги
выполняется условие стойкости.
Поскольку на рабочем участке (область точки А) характеристика
источника питания близкая к вертикальной, то при увеличении длины
дуги и ее напряжения сила тока уменьшается несильно. За счет этого
обеспечивается:
♦ высокая стойкость горения;
♦ эластичность сварочной дуги;
♦ стабильный режим сваривания.
При крутопадающей внешней характеристике сила тока короткого
замыкания сравнительно небольшая, поэтому разбрызгивание электро-
дного метала при капельном переносе маленькое.
t
Технические характеристики источников питания сварочной дуги
Основными техническими характеристиками источников питания
сварочной дуги являются:
♦ напряжение холостого хода;
♦ номинальная сила сварочного тока.
Источники питания изготовляют:
♦ для ручного сваривания на токи 125—500 А;
♦ для механизированного на токи 315—1000 А;
♦ для автоматического на токи 500—2000 А.
Многопостовые источники питания имеют номинальную силу тока
1000—5000 А.
32
Справочник сварщика для любителей и не только...
Номинальное рабочее напряжение сваривания характеризует напря-
жение на исходных клеммах трансформатора непосредственно во время
процесса сваривания. Величина этого напряжения состоит из:
♦ напряжения сварочной дуги;
♦ падения напряжения на сварочных проводах.
Это напряжение не равно напряжению холостого хода сварочного
трансформатора. В том случае, если внешняя статическая характеристика
нисходящая, то рабочее сварочное напряжение меньше напряжения холо-
стого хода. Если внешняя статическая характеристика жесткая, то номи-
нальное рабочее сварочное напряжение и напряжение холостого хода
сварочного трансформатора почти не отличаются одно от другого. Этот
случай характерный для обычных энергетических трансформаторов.
Третий случай характерен для источника сварочного тока с возраста-
ющей внешней статической характеристикой. В этом случае номиналь-
ное рабочее сварочное напряжение превышает напряжение холостого
хода сварочного источника питания.
Внимание.
Характер внешних статических характеристик зависит от
технологических особенностей процесса сваривания и от кон-
кретных физических свойств материалов, которые сварива-
ются.
Пример.
Однопостовые источники питания с нисходящей внешней
характеристикой, предназначенные для ручного дугового свари-
вания искусственным электродом, имеют номинальное рабочее
сварочное напряжение 25—40 В. В технической документации
указывают границы регулирования силы тока и соответству-
ющие границы регулирования рабочего напряжения.
Пример.
Выпрямитель для ручного сваривания с номинальной силой
тока 315 А имеет границы регулирования силы тока 50—400 А
и напряжения 22—36 В. Задается также напряжение холо-
стого хода. Для источников питания с нисходящей характе-
ристикой оно составляет 60—90 В.
Глава 1. Основы электросварки
33
Другой важной характеристикой сварочного источника питания
является характер режима нагрузки. Сварочные источники питания
работают в одном из следующих режимов:
♦ перемежающемся;
♦ повторно-кратковременном;
♦ продолжительном.
В перемежающемся режиме работа под нагрузкой в период времени
tH чередуется с холостым ходом в период времени tx, если источник пита-
ния не выключается от сети. Такой режим характеризуется относитель-
ным периодом нагрузки ПН = t/(tH + tx)100 %.
Рабочий цикл tH + tx = 5 мин. Источники питания для ручного свари-
вания имеют номинальный ПН 60 %.
В повторно-кратковременном режиме работа под нагрузкой чере-
дуется с периодическими выключениями источника питания от сети на
время t0. Такой режим характеризуется относительным периодом включе-
ния ПВ = t/(tH + to)100 %, и в этом случае рабочий цикл tH + t0 = 10 мин.
В продолжительном режиме источник питания беспрерывно работает
под нагрузкой и характеризуется 100 % ПН и ПВ.
Характер режима нагрузки обязательно указывается в паспорте и на
корпусе сварочного трансформатора в легкодоступном месте. Это дела-
ется для того, чтобы пользователь был не только проинформирован, но
и предупрежден о режиме нагрузки. Ведь характер режима нагрузки
непосредственно связан с конструкцией обмоток сварочного трансфор-
матора, с толщиной проводов, из которых выполненные эти обмотки. От
толщины проводов зависит стоимость трансформаторов.
Учитывая, что провода обмоток выполняют из чистой меди и алюми-
ния, основная стоимость сварочного трансформатора состоит из стои-
мости проводов обмоток. Поэтому разработчики сварочных трансфор-
маторов стараются сделать обмотки трансформаторов из проводов как
можно тоньше, чтобы уменьшить стоимость трансформаторов, которая
есть также одной из основных потребительских характеристик свароч-
ного источника питания. Толщина коммутационных проводов в сере-
дине сварочного источника питания и сварочных кабелей также зависит
от этой характеристики режима нагрузки.
Характеристика режима нагрузки важна. С целью экономии ценных
электротехнических материалов разработчики указывают предельный
размер ПВ % или ПН %, а не какой-либо средний. Поэтому запаса по
этому показателю у трансформатора нет, и если пользователь источника
питания по какой-то причине нарочно или непреднамеренно превысит
34
Справочник сварщика для любителей и не только...
этот показатель, то сварочный трансформатор очень быстро выйдет
из строя из-за превышения температуры нагрева проводов, из которых
выполнена обмотка.
Внимание.
Изоляционные материалы довольно чувствительны к превыше-
нию температуры. Их изоляционные свойства резко уменьша-
ются при достижении допустимой границы, при этом возни-
кает разрушение изоляции, которое, в свою очередь, приводит
к короткому замыканию проводов обмотки.
Такое замыкание называют межвитковым. В результате замыкания
сопротивление обмотки уменьшается. Ток в проводах обмоток некон-
тролировано возрастает. Обмотка, а затем провода и изоляция еще боль-
шее перегреваются. Разрушается еще большее количество изоляции.
Сопротивление обмотки падает еще больше, и ток в проводах обмоток
трансформатора нарастает лавиноподобно и достигает таких величин,
что не только изоляционные материалы, но и металл проводов начинает
плавиться.
Внимание.
Учитывая, что сварочные трансформаторы имеют значи-
тельную мощность от нескольких до десятков киловолътам-
пер, такое развитие событий часто вызовет не просто раз-
рушение обмоток и выход из порядка сварочного трансформа-
тора, а и более трудные последствия: пожар или разрушение
оснащения, которое находится рядом. Поэтому необходимо
тщательно следить, чтобы режим нагрузки при эксплуатации
трансформатора отвечал расчетному.
Разработчикам обязательно нужно принимать все меры, чтобы поль-
зователи были всесторонне проинформированы, на какой режим, рас-
считан сварочный трансформатор.
Совет.
щ|1 Выполнять сварочный трансформатор для ручного дугового
сваривания на ПН —100 % нет смысла, так как даже замена
сварочных электродов требует времени и значительно сни-
жает реальный режим нагрузки. Так, по некоторым данным,
Глава 1. Основы электросварки
35
трансформаторы для ручного дугового сваривания на протя-
жении дня в среднем используются лишь с нагрузкой ПН=16 %.
Кроме перечисленных параметров, в технической документации ука-
зываются:
♦ напряжение питающей сети;
♦ номинальная мощность;
♦ коэффициент полезного действия;
♦ размеры и масса источников питания.
1.4. Единая система обозначения
электросварочного оснащения
Принята единая система обозначения электросварочного оснащения,
которое выпускается предприятиями электротехнической промышлен-
ности.
Первая буква означает тип изделия:
Т — трансформатор;
В — выпрямитель;
Г — генератор;
П — преобразователь;
А — агрегат;
' В — установка.
Вторая буква означает вид сваривания:
Д — дуговое;
П — плазменное.
Третья буква означает способ сваривания:
Ф — под флюсом;
Г — в защитных газах;
В — универсальный источник питания для нескольких способов сва-
ривания, а отсутствие буквы означает ручное дуговое сварива-
ние покрытыми электродами.
Четвертая буква объясняет назначение источника питания (М—
многопостовый).
Одну или две следующих цифры используют для обозначения номи-
нального тока (округленно в сотнях ампер), еще две цифры — регистра-
ционный номер изделия.
36
Справочник сварщика для любителей и не только...
Следующая после этого буква означает климатическое выполнение:
В — для стран с умеренным климатом;
Т — для стран с тропическим климатом.
Последняя цифра означает категории размещения источника питания:
1 — для работы на открытом воздухе;
2 — в помещениях, где колебание температуры и влажности несу-
щественно отличаются от колебаний на открытом воздухе;
3 — в закрытых помещениях, где колебание температуры и влажно-
сти, влияние песка и пыли существенным образом меньше, чем
на открытом воздухе;
4 — в помещениях с искусственным регулированием климатических
условий;
5 — в помещениях с повышенной влажностью.
Пример.
Условное обозначение источника питания ВДГМ-1602УЗ рас-
шифровывается так:
В — выпрямитель;
Д — для дугового сваривания;
Г — в защитных газах;
М — многопостовий;
16 — с номинальной силой тока 1600 А;
02 — вторая модификация;
У — для стран с умеренным климатом;
3 — для работы в закрытых помещениях.
2
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
ПРОМЫШЛЕННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
2.1. Основные характеристики
Требования к сварочному трансформатору
Внимание.
Сварочный трансформатор должен обеспечить быстрое и без-
опасное возбуждение дуги. Для этого его напряжение холостого
хода должно быть в 1,8—2,5 раза выше рабочего, т. е. в преде-
лах 60—80 В.
В процессе сварки происходит изменение длины дуги. Сварочный ток
при этом резко не изменяется.
Сварочный трансформатор:
♦ должен обеспечить быстрое и безопасное возбуждение дуги;
♦ должен обеспечивать плавное регулирование сварочного тока и
возможность настройки различных режимов сварки;
♦ не должен иметь ток короткого замыкания, превышающий рабо-
чий сварочный ток более, чем на 40—50 %;
♦ не должен перегреваться выше допустимых норм при работе в но-
минальном режиме.
38
Справочник сварщика для любителей и не только...
Принцип действия сварочного трансформатора
Принцип действия трансформатора основан на явлении электромаг-
нитной индукции. Сварочный трансформатор (рис. 2.1) имеет стержне-
вой сердечник 2 и смонтированные на нем первичную 1 и вторичную 3
обмотки.
Рассмотрим первый режим. Режим холостого хода трансформатора
(рис. 2.1, а) устанавливают (при разомкнутой цепи вторичной обмотки)
в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с
напряжением Ur При этом в первичной обмотке протекает ток 1Р что
создает в сердечнике переменный магнитный поток Фг Этот поток соз-
дает во вторичной обмотке переменное напряжение U2.
Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, ток в ней не проте-
кает, и никаких затрат энергии в вторичной цепи нет. Поэтому вторич-
ное напряжение на холостом ходу максимальное. Эта величина называ-
ется напряжением холостого хода.
Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках на
холостом ходу (коэффициент трансформации к) равняется отношению
количества витков первичной Wt и вторичной W2 обмоток. В сварочных
трансформаторах напряжение сети 220 или 380 В превращается в более
низкое (60—90 В). Такие трансформаторы называются понижающими.
Рассмотрим второй режим. Режим нагрузки (см. рис. 2.1, б) устанав-
ливают при замыкании цепи вторичной обмотки в момент возбуждения
дуги. При этом под действием напряжения U2, равном напряжению дуги
ид, во вторичной обмотке сварочной цепи и дуге возникает ток 12. Он
создает в сердечнике переменный магнитный поток, который стремится
уменьшить величину магнитного потока, который создается первичной
обмоткой.
Противодействуя этому, сила тока в первичной обмотке увеличива-
ется. Увеличение силы тока в первичной цепи происходит в соответ-
Рис. 2.1. Принцип действия сварочного трансформатора:
а — режим холостого хода; б — режим работы на нагрузку
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
39
ствии с законом сохранения энергии — потребление энергии от сети
первичной обмотки должно равняться отдаче энергии дуге вторичной
обмоткой. Итак, снижая с помощью трансформатора напряжение в к
раз, во столько же раз увеличивают силу тока в вторичной цепи. В сва-
рочных трансформаторах сила вторичного тока в 3—6 раз больше пер-
вичного.
Внимание.
Нисходящая внешняя характеристика получается в сварочном
трансформаторе благодаря большому рассеянию магнитного
потока. С этой целью первичную и вторичную обмотки разме-
щают на значительном расстоянии одна от одной.
' При нагрузке (см. рис. 2.1, б) часть магнитного потока трансформа-
тора замыкается через воздух, создавая поток рассеяния Фр. Поэтому
| поток Ф2, который пронизывает вторичную обмотку, при нагрузке
| меньший, чем поток Фр который пронизывает первичную обмотку,
f’ Соответственно, и напряжение U2, которое создается потоком Ф2 во вто-
| ричной обмотке, уменьшится в сравнении с Uo, которое создается при
| холостом ходу потоком Фр на некоторую величину Ер. Эту величину Ер
Ц называют «электродвижущая сила рассеяния».
В Таким образом, вторичное напряжение трансформатора снижается
из-за потерь на внутреннем сопротивлении (индуктивное сопротивле-
ние трансформатора). С увеличением силы тока вторичной обмотки
Й увеличиваются магнитный поток и электродвижущая сила рассеяния.
^ Поэтому с увеличением нагрузки напряжение на выходе трансформа-
Д тора U2 уменьшается.
При КЗ вторичной обмотки (U2=0) весь поток, создаваемый обмот-
ками, является потоком рассеяния. При этом электродвижущая сила,
J приведенная этим потоком, целиком уравновешивается напряжением,
• приложенным к первичной обмотке трансформатора. Так формиру-
. ется нисходящая внешняя характеристика сварочного трансформа-
тора. Крутизна наклона внешней характеристики тем выше, чем больше
Индуктивное сопротивление трансформатора.
> Итак, к основным параметрам, по которые можно оценить техноло-
д гические возможности трансформатора, можно отнести:
♦ напряжение холостого хода Uu;
♦ минимальный и максимальный ток короткого замыкания.
40
Справочник сварщика для любителей ине только...
Значения этих токов, в свою очередь, определяются соответственно
максимальным и минимальным индуктивным сопротивлением рассея-
ния трансформатора.
Регулировка силы сварочного тока
Силу тока регулируют изменением напряжения холостого хода или
индуктивного сопротивления трансформатора (рис. 2.2).
Напряжение холостого хода трансформатора:
U0=U1xW2/W].
Если дугу подключить к конечным контактам вторичной обмотки
(см. рис. 2.2, а), то число витков W2, что принимают участие в работе,
увеличится. При этом увеличатся напряжение холостого хода и сила
сварочного тока. Очевидно, что при увеличении числа витков первич-
ной обмотки Wj сила тока уменьшится.
Секционированные обмотки разрешают регулировать силу тока
только ступенями. В трансформаторах с подвижными катушками вин-
товым механизмом 4 плавно регулируют силу тока (см. рис. 2.2, б), пере-
мещая по сердечнику 3 подвижные обмотки. Если увеличить расстоя-
ние между первичной и вторичной обмотками, то возрастут магнитный
поток и электродвижущая сила рассеяния, таким образом, увеличатся
потери энергии внутри трансформатора. Это приведет к уменьшению
силы тока. Ведь увеличение расстояния между обмотками приводит к
увеличению индуктивного сопротивления трансформатора.
1 - подвижная обмотка;
2 - неподвижная обмотка;
3 - сердечник;
4 - винтовым механизмом, плавно регулирующий силу тока
а
б
Рис. 2.2. Регулировка силы сварочного тока:
а —дуга подключена к конечным контактам неподвижной вторичной обмотки;
б —дуга подключена к подвижной обмотке
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления 41
Формирование вольтамперных статических и регулировочных
характеристик сварочных трансформаторов
Другим способом плавного регулирования сварочного тока (рис. 2.3)
есть введение подвижного магнитного шунта 5 между первичными 1 и
вторичными 2 обмотками и левым 3, и правым 4 стержнями магнитопро-
вода трансформатора с помощью регулировочного устройства 6.
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
З? 3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
Йа, 5 - подвижное верхнее ярмо;
6 - регулировочное устройство;
7 - дуговой промежуток
|Й Рис. 2.3. Регулирования сварочного тока ведением подвижного магнитного шунта
Ж"
-• ш
Ш
г
|у Регулировочное устройство представляет собой обычную механиче-
> скую систему винта-рощицы, в которой, как правило, винт с приводной
^ рукоятью закрепляется с возможностью обращения вокруг своей оси на
^корпусе сварочного трансформатора. Гайка неподвижно закрепляется
на подвижном шунте 5.
? При обращении винта подвижный магнитный шунт 5 перемещается
по направляющим в окне сварочного трансформатора, изменяет магнит-
< ное сопрдтивление на пути потока рассеяния магнитной системы транс-
форматора (рис. 2.4), изменяя тем самым магнитный поток рассеяния
< Фр, а затем ток в вторичной обмотке, на дуговом промежутке.
При введении магнитного шунта 5 в окно магнитопровода трансфор-
Матора (рис. 2.3) уменьшается магнитное сопротивление на пути потока
I рассеяния Фр (рис. 2.4). Сам же поток рассеяния Фр при этом увеличива-
Д ется, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления свароч-
g, ного трансформатора и уменьшению силы сварочного тока.
1£. Наоборот, если мы выводим магнитный шунт 5 из окна магнитопро-
К, вода трансформатора (рис. 2.3), то тем самым мы увеличиваем магнит-
42
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 2.4. Физический смысл регулирования сварочного тока
ное сопротивление на пути потока рассеяния Фр в магнитной системе
трансформатора (рис. 2.4). При этом поток рассеяния Фр уменьшается,
что приводит к уменьшению магнитного сопротивления сварочного
трансформатора и увеличению силы сварочного тока.
На рис. 2.5 приведенные регулировочные характеристики извест-
ных сварочных трансформаторов СТШ-250 и СТШ-125, построенных
по принципу использования подвижного магнитного шунта для созда-
ния регулировочных характеристик. Буква Ш в их обозначении также
означает, что в конструкции использован подвижный шунт. В отличие
от этой конструкции сварочные трансформаторы, которые построены
по принципу использования изменения расстояния между подвижными
первичными и недвижимыми вторичными обмотками, обозначаются
буквами ТД.
Рис. 2.5. Регулировочные характеристики известных
сварочных трансформаторов СТШ-250 и СТШ-125
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
43
Как видно из графиков (рис. 2.5), минимальный сварочный ток транс-
форматоров при полностью введенном подвижном магнитном шунте
такой:
СТШ-125 —35 А;
СТШ-250 — 70 А.
Максимальный сварочный ток сварочного трансформатора
СТШ-125 —140 А, а у сварочного трансформатора СТШ-250, соответст-
венно, 265 А при полностью выведенном подвижном магнитном шунте.
2.2. Регулировка сварочного тока
Основные способы регулировки сварочного тока
> Для расширения диапазона регулирования сварочного тока при
построении сварочных трансформаторов часто используют комбиниро-
? вание нескольких принципов регулирования сварочного тока.
W Способ 1. Применение секционированних обмоток, которые позво-
i ляют ступенчато регулировать сварочный ток с одновременным исполь-
зованием в конструкции сварочного трансформатора подвижного маг-
Ж нитного шунта или принципа изменения расстояния между подвижными
Ц обмотками трансформатора. Такие конструкции сварочных трансфор-
маторов с комбинированными принципами регулирования разрешают
получить значительно более широкий диапазон регулирования с более
$ точной настройкой технологического режима сваривания. Это очень
важно для поддержания стабильного процесса сваривания в разных
Й пространственных положениях свариваемых деталей и при применении
7^ разных типов сварочных электродов.
Способ 2. Формирование регулировочных характеристик сварочного
трансформатора с помощью изменения геометрии магнитопровода. В
конструкции трансформатора применяется подвижное ярмо (рис. 2.6). В
. этой конструкции первичная 1 и вторичная 2 обмотки сварочного транс-
форматора располагаются на стержнях 3, 4 магнитопровода в отдельно-
сти одна от одной:
♦ первичная обмотка 1 — на стержне 3 магнитопровода;
♦ вторичная обмотка 2 — на стержне 4 магнитопровода трансформа-
тора.
Ш Особенностью данной конструкции является то, что верхнее ярмо 5
К выполнено подвижным. С помощью регулировочного устройства 6 его
44
Справочник сварщика для любителей и не только...
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
5 - подвижный магнитный шунт;
6 - регулировочное устройство
Рис. 2.6. Регулировка тока сварочного трансформатора
с помощью изменения геометрии магнитопровода с применением подвижного ярма
перемешают по направляющим, отдаляя или приближая к одному из
стержней магнитопровода 3.
Регулировочное устройство, как и в предшествующем варианте с
подвижным магнитным шунтом, представляет собой простую механи-
ческую систему винта-рощицы. В ней, как правило, винт с приводной
рукоятью закрепляется с возможностью обращения вокруг своей оси на
корпусе сварочного трансформатора, а рощицы — неподвижно на под-
вижном ярме 5.
При обращении винта подвижное ярмо 5,лперемещаясь по направ-
ляющим, изменяет расстояние между стержнем магнитопровода 3 и
подвижным ярмом 5. При этом изменяется магнитное сопротивление,
но уже не на пути потока рассеяния Фр магнитной системы трансфор-
матора, а на пути основного магнитного потока Фр созданного первич-
ной обмоткой 1. В этом случае изменяется магнитный поток рассеяния
Фр и электродвижущая сила рассеяния, а затем и сменный магнитный
поток Ф2. Это, в свою очередь, приводит к изменению тока в вторичной
2 обмотке трансформатора и сварочного тока на дуговом промежутке 7.
Если мы увеличиваем расстояние между стержнем 3 и подвижным
ярмом 5, отводя его с помощью регулировочного устройства 6, то соот-
ветственно мы увеличиваем магнитное сопротивление на пути основного
потока намагничивания Фр Большая часть этого магнитного потока
трансформатора замыкается через воздух, увеличивая поток рассеяния
Фр, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления свароч-
ного трансформатора.
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
45
Поэтому поток Ф2, который пронизывает вторичную обмотку 2 транс-
форматора, при нагрузке уменьшается. Это вызовет уменьшение силы
сварочного тока. И наоборот, если мы приближаем подвижное ярмо 5
к стержню магнитопровода 3, уменьшая расстояние между стержнем и
ярмом с помощью регулировочного устройства 6. Соответственно, мы
уменьшаем, тем самым, магнитное сопротивление на пути основного
потока намагничивания Фг
При этом меньшая часть этого магнитного потока замыкается через
воздух, уменьшая поток рассеяния Фр. Это приводит к уменьшению
индуктивного сопротивления сварочного трансформатора. Поток Ф2,
что пронизывает вторичную обмотку 2 трансформатора, при нагрузке
увеличивается, что приводит к увеличению силы сварочного тока на
дуговом промежутке.
При построении сварочных трансформаторов с подвижным ярмом
для расширения диапазона регулирования и для достижения более
точного регулирования сварочного тока также применяют принцип
комбинированного формирования регулировочных характеристик.
При этом также применяют секционирование обмоток, которое разре-
шает получить одновременно ступенчатое регулирование сварочного
тока с помощью секций обмоток и плавное регулирование сварочного
тока в середине ступенчатого диапазона с помощью перемещения
подвижного шунта регулировочным устройством. Такое объединение
принципов формирования регулировочных характеристик разрешает
сварщику довольно точно подбирать сварочный ток к каждому режиму
сваривания в соответствии с требованиями технологии процесса сва-
ривания.
Таким образом, известно четыре основных электромеханических спо-
соба формирования регулировочных характеристик сварочных транс-
форматоров. Это секционирование обмоток, использование изменения
расстояния между первичными и вторичными обмотками сварочного
трансформатора, использование подвижного магнитного шунта в окне
магнитопровода и применение подвижного ярма магнитопровода сва-
рочного трансформатора. Эти конструкции отличаются простотой и
применяются довольно давно.
Но в них есть и значительные недостатки. Так, наверное, простейший
способ формирования регулировочных характеристик — это примене-
ние секционирования обмоток. Действительно, в этой конструкции нет
подвижных частей и трансформатор можно выполнить таким образом,
что будут абсолютно отсутствовать люфты между конструкционными
46
Справочник сварщика для любителей и не только...
узлами и деталями трансформатора — такими, как пластины магнито-
провода, обмотки, выводы обмоток.
А для трансформаторов вообще и для сварочных, в частности,—
это значительная проблема. Ведь даже незначительный люфт между
деталями и узлами трансформатора приводит к вибрации последних.
Вибрация вызвана магнитодинамическими силами, которые вызывают
переменные магнитные потоки трансформатора.
Следствием этих вибраций является характерный гул трансформа-
торов. И чем громче гул, тем большая амплитуда колебаний деталей и
узлов конструкции трансформатора. Тем с большей силой детали и узлы
сталкиваются один из одним, нанося взаимное разрушающее влияние,
которое может привести к выводу из строя сварочного трансформатора.
В первую очередь выходит из строя изоляция проводов обмоток
трансформатора. И даже если электрические параметры сварочного
трансформатора и температурные режимы находятся в границах нормы,
через ударные нагрузки и трение изоляции проводов очень часто насту-
пает разрушение изоляции трансформатора. А разрушение изоляции —
это основная поломка трансформатора, которая приводит к капиталь-
ному возобновительному ремонту, при котором необходимо расших-
товать магнитопровод трансформатора, снять разрушенные обмотки,
изготовить и установить новые.
Таким образом, капитальный ремонт трансформатора может стоить
почти как изготовление нового. Поэтому при конструировании транс-
форматоров разработчики стараются создать такую конструкцию, чтобы
в ней было как можно меньше подвижных частей. С этой целью обмотки
трансформаторов насыщают специальными лаками, а потом запекают,
чтобы создать монолитную конструкцию и сделать невозможным люфт
проводов обмоток трансформаторов.
Вывод.
Таким образом, по силе шумового излучения трансформатора
можно сделать вывод о качестве изготовления и качестве кон-
струирования этого трансформатора. Поэтому, если каче-
ство трансформатора не заложено во время конструирования
и разработки, достичь высокого качества трансформатора
даже при высоком уровне изготовления невозможно.
Особенно это касается сварочных трансформаторов, так как они, в
отличие от энергетических трансформаторов:
47
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
♦ работают в постоянном режиме;
♦ режим короткого замыкания для них является аварийным;
♦ используются с короткими замыканиями дугового промежутка ка-
плями расплавленного электродного металла.
Фактически сварочный трансформатор во время постоянного про-
цесса сваривания может сто раз на секунду находиться в режиме холо-
стого хода и короткого замыкания при питании сварочного трансформа-
тора от сети питания переменного тока частотой 50 Гц. Такие условия
для обычных энергетических трансформаторов являются аварийными.
Поэтому сварочные трансформаторы отнесены к категории трансфор-
маторов, которые работают в трудных условиях.
Внимание.
При разработке, проектировании и эксплуатации сварочных
трансформаторов на все приведенные предостережения надо
обращать повышенное внимание. Если в конструкции свароч-
ного трансформатора, в особенности в обмотках, есть люфт,
то можно уверенно сказать, что через довольно короткое время
такой трансформатор выйдет из строя из-за разрушения
изоляции проводов обмоток и других деталей и узлов электро-
магнитной системы трансформатора. С этой точки зрения
конструкция сварочного трансформатора с использованием
для регулирования сварочного тока принципа секционирования
обмоток является наиоптимальнейшей. В ней нет подвижных
частей и, тщательно выполняя все технологические правила
изготовления, можно получить довольно надежный и долговеч-
ный сварочный трансформатор.
Но в этой конструкции есть свои недостатки.
Во-первых, ступенчатое регулирование не разрешает точно устанав-
ливать силу сварочного тока, необходимую для качественного выполне-
ния процесса сваривания. Этому можно помочь в некоторой мере, при-
меняя такой дополнительный прием плавного регулирования свароч-
ного тока, как накручивание сварочного кабеля вокруг трансформатора
навстречу или в направлении проводов вторичной обмотки сварочного
трансформатора. Но это также довольно грубое регулирование свароч-
ного тока. Поэтому сварочные трансформаторы такой конструкции ста-
раются не использовать для сваривания ответственных и тонколистовых
конструкций.
Справочник сварщика для любителей и не только...
Во-вторых, диапазон регулирования сварочных трансформаторов
с регулированием силы сварочного тока с помощью секционирова-
ния обмоток нельзя переключать на ходу. Другими словами, для того
чтобы переключить диапазоны регулирования, необходимо обесто-
чить обмотки трансформатора. Это вызвано тем, что при размыкании
электрической цепи электродвижущая сила самоиндукции магнитной
системы трансформатора достигает таких величин, что может пробить
изоляцию проводов обмоток трансформатора.
Поэтому много трансформаторов данной конструкции выходят из
строя, вызывая сетования своих хозяев на все что угодно, кроме своей
невнимательности или недостаточной осведомленности. Да и во время
сваривания сложной сварной конструкции, если все время приходится
переключать диапазоны сварочного тока, можно забыть один раз обес-
точить сварочный трансформатор. Но этого однажды может быть
достаточно для того, чтобы вывести из строя такое сложное и ценное
электротехническое устройство, которым является сварочный транс-
форматор.
Регулировочные характеристики
и реальные режимы нагрузки сварочных источников питания
Сварка— это довольно сложный по технике выполнения произ-
водственный процесс, который требует к себе полного внимания и
значительных физических усилий. О сложности процесса сварки сви-
детельствуют исследования режимов работы сварочных источников
питания в реальных производственных условиях. По ним характер
режима нагрузки сварочного трансформатора при использовании для
сварки искусственных покрытых электродов составляет ПН в среднем
от 16 до 40 %.
Принято считать, что источники питания для дугового сваривания
работают в повторно-кратковременном режиме. Государственными стан-
дартами предполагается период включения (ПВ) или период нагрузки
(ПН) в зависимости от условий эксплуатации и мощности источника
питания.
Так, для сварочного источника питания на ток до 250 А в соответствии
с ГОСТ 13821—TJ значение ПН можно принять 20, 35 и 60 %, а для тока
315—500 А составляет 60 % при продолжительности цикла 5 мин.
Для более мощных источников сварочного тока, рассчитанных на ток
до 630 А и предназначенных для механизированных способов сварива-
П1ава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления 49
ния, предполагается ПВ, равный 60 % при продолжительности цикла
10 мин. Подобные нормы действуют и в других странах.
Введенные в стандарты характеристики режимов ПВ и ПН очень
удобны для тех, кто создает и подвергает испытанию сварочные источ-
ники питания. Однако реальные условия эксплуатации источников пита-
ния для ручного и механизированного сваривания с плавким электро-
дом в защитных газах существенным образом отличаются от принятых в
стандарте. Тем не менее, источники питания, которые массово выпуска-
ются как в нашей стране, так и за границей, удовлетворяют требованиям
потребителей. Вопрос о несоответствии норм фактическим режимам
работы источников питания для дугового сваривания не поднимался
даже в порядке обсуждения.
Целесообразно глубже изучать реальные условия эксплуатации
источников питания для того, чтобы попробовать найти возможные
резервы экономии материалов, которые расходуются на изготовление
источников питания и по возможности оптимизировать соотношения
между затратами на их производство и эксплуатацию.
Изучение условий работы сварочных источников питания вызывает
сейчас особый интерес также и в связи с созданием новых типов источ-
ников питания с промежуточным звеном преобразования частоты, кото-
рые отличаются небольшой продолжительностью нагревания малогаба-
ритного сварочного трансформатора.
Проблемы плавного регулирования силы сварочного тока
Сварочные источники питания, как правило, не располагаются в
Непосредственном месте сварки. Это вызвано тем, что источник пита-
ния сварочной дуги не должен быть поврежден каплями расплавленного
электродного металла, которые часто вылетают за границы зоны сварки.
Это расстояние составляет от нескольких метров до десятков метров.
Сварщик вынужден для изменения режима сварки постоянно прекра-
щать процесс и проходить расстояние между местом сварки и свароч-
ным источником питания для регулирования силы тока. Это приводит к
Дополнительным нагрузкам и неудобствам для сварщика. В особенности
это касается случая, когда конструкция, которая сваривается, требует
Периодического перехода от сварки в нижнем или горизонтальном про-
странственном положении к сварке в вертикальном положении.
Поэтому проблемы плавного регулирования силы сварочного тока
|.И возможности выполнять эти регулировки с источником свароч-
50
Справочник сварщика для любителей и не только...
ного тока с места сварки и не прекращая сам процесс сварки, всегда
вызывали заинтересованность у сварщиков. Разработчики свароч-
ных трансформаторов (СТ) старались удовлетворить эти требования
пользователей.
Были попытки применить в конструкциях СТ электропривод, кото-
рый управлялся дистанционно сварщиком:
♦ для перемещения подвижных обмоток;
♦ для перемещения подвижного магнитного шунта.
Но эти конструкции оказались дорогими, ненадежными и не приоб-
рели широкого распространения. А учитывая то, что СТ часто исполь-
зуют на открытом месте под действием разнообразных атмосферных
факторов (дождя, снега, пыли), то использование в конструкции свароч-
ных источников питания сложных дополнительных электромеханиче-
ских устройств приводило:
♦ к снижению надежности;
♦ уменьшению периода безотказной работы СТ.
Но свои недостатки имеют даже такие несовершенные конструкции
СТ, в которых для плавного регулирования сварочного тока меняют
расстояние между подвижными первичными и вторичными обмотками
типа ТД и вводят подвижный магнитный шунт в окно магнитопровода
между неподвижными первичными и вторичными обмотками с подвиж-
ным магнитным шунтом типа СТШ.
В первую очередь, это связано с наличием подвижных узлов, в кото-
рых обязательно есть люфты между деталями конструкций. Причем в
случае конструкции типа ТД подвижными узлами являются первичные
обмотки СТ. Подвижными первичные обмотки выполняются по следую-
щим причинам:
♦ первичная обмотка выполняется более тонкими проводами, чем
вторичная;
♦ при перемещении обмотки более тонкие провода легче перегиба-
ються к местам их неподвижного присоединения к входным клем-
мам СТ;
♦ к выводам подвижной обмотки прикладываются меньшие силы.
Внимание.
Периодически расшатанное соединение входных клемм с про-
водами подвижной первичной обмотки восстанавливают про-
стым подтягиванием гайки, которая закрепляет это соедине-
ние. Но силы, которые прикладываются к выводам подвижной
(лава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
51
обмотки, во время изменения его положения с течением вре-
мени расшатывают провода обмоток, нарушают их монолит-
ность, создают люфты между проводами обмотки.
Люфты приводят к тому, что во время работы СТ в проводах обмотки
возникает вибрация, вызванная магнитодинамическими силами, кото-
рые наводят переменные магнитные потоки СТ. А это приводит к тре-
нию изоляции одних проводов об изоляцию соседних проводов или о
другие детали СТ, приводя тем самым к взаимному разрушению.
Разрушение накапливается, и при достижении критической границы
механической прочности изоляция проводов обмотки разрушается, а
СТ выходит из строя.
В конструкции СТ типа СТШ с подвижным магнитным шунтом под
действием магнитодинамических сил вибрацию испытает только под-
вижный шунт. Разрушающие силы прикладываются только к направля-
ющим, по которым движется магнитный шунт. На обмотки СТ, которые
закреплены неподвижно, действуют только магнитодинамические силы.
А они не в состоянии нанести ущерб изоляции, так как конструкция
обмотки представляет собой монолит.
В конструкции СТ типа ТД с подвижными первичными обмотками
под действием магнитодинамических сил вибрацию испытает уже непо-
средственно сама подвижная первичная обмотка. В этом случае разру-
шающие силы прикладываются как к направляющим, по которым дви-
жется обмотка, так и к самой обмотке. На обмотку действуют:
♦ дополнительные динамические силы, вызванные вибрацией и уда-
рами по направляющим самой обмотки;
♦ магнитодинамические силы, которые действуют одинаково как в
конструкции типа СТШ, так и в конструкции типа ТД.
Вывод.
Две действующие на обмотку СТ силы более разрушительны,
чем одна. Поэтому СТ типа СТШ более надежны и приобрели
значительно более широкое распространение, чем СТ типа ТД.
С развитием электротехники появились конструкции СТ, в кото-
рых для плавного регулирования силы сварочного тока использовался
неподвижный магнитный шунт с электрической обмоткой управления.
Магнитное сопротивление таких шунтов можно было изменять, изменяя
ток в обмотке управления с помощью блока управления.
52
Справочник сварщика для любителей и не только...
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
5 - неподвижный магнитный шунт;
6 - обмотка управления;
7 - блок управления;
8 - дуговой промежуток
Рис. 2.7. Конструкция сварочного трансформатора,
в котором для плавного регулирования силы сварочного тока использован
неподвижный магнитный шунт с электрической обмоткой управления
Конструкция СТ, в которой используется принцип плавного регули-
рования сварочного тока (рис. 2.7), включает в себя неподвижный маг-
нитный шунт, расположенный между первичными 1 и вторичными 2
обмотками и левым 3 и правым 4 стержнями магнитопровода СТ.
На неподвижном магнитном шунте 5 выполнена обмотка управле-
ния 6 магнитным шунтом 5. Сила тока в обмотке управления 6 изме-
няется с помощью блока управления 7. При изменении силы тока в
обмотке 6 изменяется магнитное сопротивление магнитного шунта 5 на
пути потока рассеяния Фр магнитной системы СТ. Тем самым изменя-
ется магнитный поток рассеяния Фр. Затем, изменяя ток в вторичной
обмотке, соответственно, изменяется сила сварочного тока на дуговом
промежутке 8.
Пусть мы увеличиваем ток управления, протекающий по обмотке
6 неподвижного магнитного шунта. Этим мы увеличиваем магнитное
сопротивление шунта 5, расположенного на пути потока рассеяния Фр
магнитной системы СТ. При этом поток рассеяния Фр уменьшится, и
это приводит к уменьшению магнитного сопротивления СТ в целом и,
соответственно, к увеличению силы сварочного тока.
И наоборот, если мы уменьшаем ток управления, протекающий по
обмотке 6 неподвижного магнитного шунта 5 с помощью блока 7, то
тем самым уменьшаем магнитное сопротивление магнитного шунта 5 и
уменьшаем магнитное сопротивление на пути потока рассеяния Фр. Сам
(лава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
53
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
5 - верхнее ярмо магнитопровода;
6 - обмотка управления магнитного усилителя;
7 - блок управления;
8 - дуговой промежуток
Рис. 2.8. Конструкция сварочного трансформатора, в котором
для плавного регулирования силы сварочного тока использован магнитный усилитель
1
Л*-.
£е поток рассеяния Фр при этом увеличивается, что приводит к увеличе-
индуктивного сопротивления СТ и соответственно к уменьшению
илы сварочного тока.
Другим способом плавного регулирования силы сварочного тока
вляется применение в конструкции СТ магнитного усилителя (рис. 2.8).
этой конструкции первичная 1 и вторичная 2 обмотки СТ располага-
я соответственно на стержнях 3,4 магнитопровода.
t При этом первичная 1 и вторичная 2 обмотки располагаются раз-
но:
f ♦ первичная обмотка 1 на стержне 3 магнитопровода;
♦ вторичная обмотка 2 на стержне 4.
Особенности данной конструкции:
* ’ ♦ на верхнем ярме 5 магнитопровода расположена обмотка управле-
ния 6 магнитного усилителя;
♦ с помощью блока управления 7 в обмотке 6 изменяют силу тока
управления магнитным усилителем.
При изменении силы тока в обмотке 6 изменяется магнитное сопро-
тивление. Но это происходит уже не на пути потока рассеяния Фр маг-
ЦНитной системы СТ, как это сделано в конструкциях СТ с неподвижным
,|Й*агнитным шунтом (рис. 2.7). При этом изменяется магнитное сопро-
ЖгТивление на пути основного магнитного потока Фр созданного первич-
; обмоткой 1 при протекании по ней тока намагничивания I, СТ. В
.результате изменяется магнитный поток рассеяния Фр и ЭДС рассеяния,
Им затем и изменяется магнитный поток Ф2. Это, в свою очередь, при-
54
Справочник сварщика для любителей и не только...
водит к изменению тока в вторичной 2 обмотке СТ и, соответственно,
изменяется сварочный ток на дуговом промежутке 8.
Если мы увеличиваем ток управления в обмотке управления, располо-
женной на ярме 5 СТ, с помощью блока 7, то тем самым мы увеличиваем
магнитное сопротивление на пути основного потока намагничивания
Фг В результате большая часть этого магнитного потока СТ замыкается
по воздуху, увеличивая поток рассеяния Фр. Это приводит к увеличе-
нию индуктивного сопротивления СТ в целом. Затем поток Ф2, который
пронизывает вторичную обмотку 2 СТ, при нагрузке уменьшается. Это
вызовет уменьшение силы сварочного тока.
Если мы уменьшаем ток управления в обмотке 6 с помощью блока 7,
то тем самым мы уменьшаем магнитное сопротивление на пути основ-
ного потока намагничивания Фг При этом меньшая часть этого магнит-
ного потока СТ замыкается по воздуху, уменьшая поток рассеяния Фр.
Это приводит, в свою очередь, к уменьшению индуктивного сопротивле-
ния СТ в целом. Магнитный поток Ф2, который пронизывает вторичную
обмотку 2 СТ, при нагрузке увеличивается, что соответственно приво-
дит к увеличению силы сварочного тока на дуговом промежутке 8.
Вывод.
С точки зрения надежности конструкции СТ, применение
неподвижного управляемого магнитного шунта и магнитного
усилителя для плавного регулирования сварочного тока имеет
преимущества перед использованием изменения расстояния
между подвижными первичными и вторичными обмотками и
изменением магнитного сопротивления в окне магнитопровода
на пути потока рассеяния Фр введением в окно магнитопро-
вода подвижного магнитного шунта и изменения расстояния
и образования немагнитного зазора между стержнем магнито-
провода и подвижным ярмом.
Основные преимущества такой конструкции:
♦ отсутствие подвижных электромагнитных узлов и деталей в кон-
струкции СТ;
♦ возможность реализации дистанционного управления плавным из-
менением сварочного тока сварщиком непосредственно во время
выполнения процесса сварки.
Органы управления током управляющих обмоток магнитных усили-
телей можно расположить непосредственно на рукоятке горелки или в
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
55
ручном пульте управления, освободив сварщика от утомительных похо-
дов от места сварки к источнику сварочного тока, и наоборот.
Особенность управляемых магнитных усилителей состоит в том, что
глубина регулирования в них небольшая — всего 15—20 %. А глубина
регулирования в случае с подвижным магнитным шунтом, применение
которого разрешает изменять сварочный ток, составляет 300—400 %.
Вывод.
Поэтому для расширения диапазона регулирования при постро-
ении СТ с использованием принципа управляемого магнитного
усиления необходимо применить дополнительные способы регу-
лирования сварочного тока.
Основное преимущество таких СТ — отсутствие подвижных электро-
магнитных узлов. Чтобы не утратить его, при их конструировании при-
меняют секционованные обмотки:
? ♦ со ступенчатым переключением диапазона силы сварочного тока;
♦ с плавным регулированием тока в середине диапазона с помощью
? управляемых магнитных шунтов и усилителей.
Имеются конструкции, в которых неподвижный магнитный шунт с
^ обмоткой управления и управляемый магнитный усилитель использу-
ется одновременно. Эти довольно сложные электромагнитные системы,
^которые требуют высокой квалификации от специалистов, обслуживаю-
Ц Щих их, а также тщательного подбора режимов работы самого управляе-
Ij Moro магнитного усилителя и шунта.
Ж Яркой иллюстрацией конструкции СТ со сложной магнитной комму-
| тацией является СТ типа ТДМК (рис. 2.9). Этот СТ состоит из первич-
ной обмотки Wj 1, расположенной на стержнях магнитопровода 3 и 4
вторичной обмотки. Одни секции вторичной обмотки 2А, W2A располо-
жены сверху от первичной 1. Другие секции вторичной обмотки 2В, W2B
; расположены самостоятельно также на стержнях 3 и 4.
На верхнем ярме 5 магнитопровода СТ расположена обмотка 6
< управления магнитным усилителем, как в конструкции СТ (рис. 2.8). В
Л окне СТ (рис. 2.9) между первичной 1 вместе с секциями вторичной 2А
| обмотками и секциями вторичной обмотки 2В выполнен неподвижный
J, магнитный шунт 7, на котором расположена обмотка управления 8 ана-
логично конструкции СТ (рис. 2.7).
Ж- Ток в обмотках управления 6 и 8 изменяется с помощью блока управ-
Др ления 9. При плавном изменении тока в обмотках управления 6 и 8, соот-
56
Справочник сварщика для любителей и не только...
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
5 - верхнее ярмо магнитопровода;
6 - обмотка управления магнитного усилителя;
7 - неподвижный магнитный шунт;
8 - обмотка управления магнитного усилителя;
9 - блок управления;
10 - дуговой промежуток
Рис. 2.9. Конструкция сварочного трансформатора типа ТДМК,
в котором для плавного регулирования силы сварочного тока использована
сложная магнитная коммутация
ветственно магнитного усилителя и магнитного шунта, изменяется плавно
поток Ф2. Этот поток пронизывает секции 2В вторичной обмотки СТ.
Кроме того плавно изменяется поток рассеяния Фр. Это также приводит
к соответствующим изменениям потока Ф2. А это, в свою очередь, при-
водит к плавному изменению магнитного сопротивления СТ и плавному
изменению сварочного тока на дуговом промежутке 10.
Вывод.
Применение объединения магнитного усилителя и магнитного
шунта разрешает расширить диапазон плавного регулирова-
ния сварочного тока в сравнении с конструкциями СТ с непод-
вижным магнитным шунтом (рис. 2.7) и магнитным усилите-
лем (рис. 2.8).
При увеличении силы тока в обмотке управления 6 магнитного
усилителя с помощью блока управления 9, увеличивается соответ-
ственно магнитное сопротивление ярма 5 магнитопровода СТ (рис. 2.9).
Соответственно, уменьшается магнитный поток Ф9. И если тока в
обмотке управления 8 неподвижного магнитного шунта 7 в данное
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
57
время нет, то весь магнитный поток Фр который наводится первичной
обмоткой 1, замыкается магнитным шунтом 7.
Фр и напряжение вторичной обмотки СТ характеризуется ЭДС сек-
ций 2А вторичной обмотки данного СТ:
U2MI = и2А.
Если при этом мы начнем увеличивать ток в обмотке управления 8
неподвижного магнитного шунта 7, а ток в обмотке управления 6 маг-
нитного усилителя максимальный, то соответственно мы начнем уве-
личивать магнитное сопротивление магнитного шунта 7, что приведет
к увеличению общего магнитного сопротивления СТ и, соответственно,
уменьшению ЭДС секций 2А вторичной обмотки и сварочного тока на
дуговом промежутке 10.
В случае, если ток в обмотке управления 8 магнитного шунта мак-
симальный, а ток в обмотке управления 6 магнитного усилителя отсут-
ствует, то весь магнитный поток Ф] СТ замыкается через верхнее ярмо
5 (индуктивное сопротивление недвижимого магнитного шунта 7 макси-
мальное) и пронизывает все секции вторичной обмотки 2А и 2В.
Соответственно, напряжение вторичной обмотки СТ характеризуется
суммой ЭДС всех секций и может быть записано в виде
и2 = и2А + и2В.
Это режим максимальной исходной мощности СТ (рис. 2.9). Если
в этом случае начать увеличивать ток в обмотке управления 6 магнит-
ного усилителя, то начнет увеличиваться магнитное сопротивление
верхнего ярма 5 и увеличится общее магнитное сопротивление СТ.
При этом начнет уменьшаться основной магнитный поток Фр магнит-
ный поток Ф2 и начнет уменьшаться ЭДС всех секций 2А и 2В вторич-
ной обмотки СТ. Затем уменьшится сварочный ток на дуговом проме-
жутке 10.
(Т)
Вывод.
Комбинируя подачу тока у обмотки управления 6 и 8 маг-
нитного усилителя 5 и магнитного шунта 7, а также варьи-
руя силы этих токов с помощью блока управления 9, сварщик
имеет возможность плавно регулировать сварочный ток в
довольно широком диапазоне.
Применение переносного блока управления разрешает выполнять
операции плавного изменения сварочного тока дистанционно, что соз-
дает максимально благоприятные производственные условия для свар-
58
Справочник сварщика для любителей и не только...
щика, повышает качество выполнения процесса сварки, самого сварного
шва и производственные показатели.
СТ с использованием управляемых магнитных усилителей и шунтов
стали последним звеном в цепи беспрерывного развития трансформа-
торостроения для сварки в направлении использования для плавного
регулирования сварочного тока взаимных управляемых электромаг-
нитных полей СТ. Это были сверхсложные электромагнитные системы,
разобраться в работе и взаимных связях которых, кроме собственное
разработчиков этих систем, могли единицы специалистов высочайшей
квалификации.
Вывод.,
С появлением управляемых полупроводниковых приборов эра СТ
с использованием управляемых магнитных усилителей и шун-
тов, этого венца трансформаторостроения, закончилась.
Регулирование сварочного тока
с помощью дополнительных устройств
Еще одним широко распространенным способом создания регули-
ровочных характеристик СТ является использование дополнительных
электротехнических устройств. Эти устройства называются дополни-
тельными по следующим соображениям:
♦ они не создают вместе с СТ единой электромагнитной системы;
♦ они функционируют самостоятельно;
♦ они имеют собственные внешние статические и динамические ха-
рактеристики;
♦ со сварочным трансформатором они объединяются только с помо-
щью соединительных проводов.
Первым дополнительным устройством, которые начали использовать
для регулирования сварочного тока, стали резисторы. Эти резисторы
включались последовательно в цепь сварки (рис. 2.10).
Конструктивно эти резисторы выполнены так, что разрешают про-
пускать значительный сварочный ток (200—500 А). С помощью клю-
чей 1—4 резисторы R1—R4 подключаются к цепи сварки. Комбинируя
параллельно-последовательное соединение резисторов R1—R4, свар-
щик получает ступенчатое регулирование сварочного тока.
Еще одним свойством резисторов является возможность получить
нисходящую внешнюю вольтамперную статическую характеристику.
[лава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
59
1... 4- ключи;
5 - дуговой промежуток
Рис. 2.10. Конструкция сварочного трансформатора, в котором для плавного
регулирования силы сварочного тока использованы резисторы
Это важно, если СТ имеет жесткую характеристику и использовать его
непосредственно для ручной дуговой сварки невозможно. Объединяя
такой СТ с резистором, за счет падения напряжения на резисторе полу-
чают нисходящую вольтамперную характеристику.
Но такие наборы резисторов с ключами (их еще называют балласт-
ными реостатами) имеют значительный недостаток — непроизводитель-
ное рассеяние значительного количества электроэнергии из-за выделе-
яия на резисторах тепла.
Вывод.
Доля потерянной электроэнергии при использовании резисто-
ров может превысить 50 %. Использование таких энергоза-
тратных устройств экономически нецелесообразно. Поэтому
сейчас резисторы для регулирования сварочного тока почти не
используют.
Еще одним способом регулирования сварочного тока СТ с помощью
Дополнительного устройства является использование дополнительных
Шарочных дросселей Др (рис. 2.11).
Л Сварочный дроссель Др включается последовательно с сварочной
й. Формирование регулировочных характеристик сварочного дрос-
осуществляется по принципу изменения геометрии магнитопро-
Для достижения этой цели в конструкции сварочного дросселя
еняют подвижное ярмо.
В этой конструкции одинаковые обмотки 1 и 2 сварочного дросселя рас-
положены на стержнях 3 и 4 магнитопровода дросселя. При этом обмотки
гН 2 соединены последовательно. Обмотки 1 размещены на стержне 3 маг-
гопровода, а обмотки 2 — на стержне 4 магнитопровода дросселя.
Особенность данной конструкции: верхнее ярмо 5 магнитопровода
точного дросселя выполнено подвижным, и с помощью регулировоч-
fo устройства 6 его перемещают по направляющим.
60
Справочник сварщика для любителей и не только...
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
5 - подвижное верхнее ярмо;
6 - регулировочное устройство;
7 - дуговой промежуток
Рис. 2.11. Конструкция сварочного трансформатора, в котором для плавного
регулирования силы сварочного тока использованы дополнительные сварочные дроссели
Благодаря этому верхнее подвижное ярмо 5 отдаляется или приближа-
ется к одному из стержней 3 магнитопровода дросселя, увеличивая или
уменьшая тем самым немагнитный зазор в магнитной системе дросселя.
Регулировочное устройство, как и в конструкции СТ с подвижным
ярмом, представляет собой простую механическую систему «винт-
гайка», в которой, как правило, винт с приводной рукоятью закреплен с
возможностью обращения вокруг своей оси на корпусе данного свароч-
ного дросселя. Гайка неподвижно закреплена на подвижном ярме 5.
При вращении винта подвижное ярмо 5, перемещаясь по направляю-
щим, изменяет расстояние между стержнем магнитопровода 3 и подвиж-
ным ярмом 5. Этим изменяется размер немагнитного зазора в магнитной
системе сварочного дросселя.
При этом изменяется магнитное сопротивление. Но уже нет пути
потока рассеяния Фр магнитной системы СТ, как это сделано в кон-
струкции СТ с подвижным магнитным шунтом. Изменяется магнитное
сопротивление на пути основного магнитного потока Ф, созданного
обмотками 1 и 2 при протекании по ним сварочного тока 12.
При этом изменяются магнитный поток рассеяния Фр и ЭДС рассея-
ния, а, значит, и переменный основной магнитный поток Ф сварочного
дросселя. Он, в свою очередь, приводит к изменению тока в обмотках
дросселя 1 и 2. При этом изменяется сварочный ток на дуговом проме-
жутке 7. Если мы увеличиваем расстояние между стержнем 3 и подвиж-
ным ярмом 5, отводя его с помощью регулировочного устройства 6, то
тем самым мы увеличиваем магнитное сопротивление на пути основного
потока намагничивания Ф сварочного дросселя. Большая часть этого
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
61
магнитного потока замыкается в воздухе, увеличивая поток рассеяния
фр, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления свароч-
ного дросселя. Поэтому основной магнитный поток Ф, который про-
низывает обмотки 1 и 2 сварочного дросселя при нагрузке сварочным
током, уменьшается, и это приводит к уменьшению силы сварочного
тока, который протекает последовательно по обмоткам 1 и 2.
И наоборот, если мы приближаем подвижное ярмо 5 к стержню
\ магнитопровода 3 сварочного дросселя, уменьшая тем самым рассто-
&яние между стержнем и подвижным ярмом с помощью регулировоч-
f ного устройства 6, то мы уменьшаем немагнитный зазор в магнитной
I системе дросселя. А затем это приводит к уменьшению магнитного
f сопротивления на пути основного потока намагничивания Ф свароч-
ного дросселя.
в При этом меньшая часть этого основного магнитного потока дрос-
селя замыкается по воздуху, уменьшая поток рассеяния Фр. Это приво-
Мдит, в свою очередь, к уменьшению индуктивного сопротивления сва-
Жрочного дросселя. Основной магнитный поток Ф дросселя, который
Жаронизывает обмотки 1 и 2 сварочного дросселя, при нагрузке свароч-
.|;й‘1м током увеличивается, что соответственно приводит к увеличению
Лилы сварочного тока на дуговом промежутке 7.
С развитием электротехники появилось еще одна конструкция сва-
ечного дросселя, в которой для плавного регулирования силы свароч-
ного тока используется уже не подвижное ярмо, а неподвижный магнит-
ный шунт с электрической обмоткой управления. Магнитное сопротив-
ление таких шунтов можно изменять, изменяя ток в обмотке управления
к помощью блока управления. Конструкция сварочного дросселя, в
которой используется данный принцип плавного регулирования свароч-
ного тока, приведена на рис. 2.12.
L Данный сварочный дроссель состоит из неподвижного магнитного
йхунта, расположенного между одинаковыми обмотками 1 и 2, кото-
рые соединены последовательно и согласно между собою. По ним про-
рекает сварочный ток. Неподвижный магнитный шунт представляет
|обой средний стержень 5 магнитопровода сварочного дросселя, на
ЖКотором расположена электрическая обмотка управления 6 магнитным
Цфунтом.
К; Сила тока в обмотке управления 6 изменяется с помощью блока
вправления 7. При изменении силы тока в обмотке управления 6
В&зменяется магнитное сопротивление магнитного шунта 5 на пути
уотока рассеяния Фр магнитной системы сварочного дросселя. При
62
Справочник сварщика для любителей и не только...
1 - первичная обмотка трансформатора;
2 - вторичная обмотка трансформатора;
3 - левый стержень магнитопровода трансформатора;
4 - правый стержень магнитопровода трансформатора;
5 - средний стержень магнитопровода трансформатора;
6 - обмотка управления магнитным шунтом;
7 - блок управления;
8 - дуговой промежуток
Рис. 2.12. Конструкция сварочного трансформатора,
в котором для плавного регулирования силы сварочного тока использован
неподвижный магнитный шунт с электрической обмоткой управления
этом изменяется магнитный поток рассеяния Фр, а затем — основной
магнитный поток Ф дросселя и, соответственно, ток в обмотках 1 и 2
дросселя. Это приводит к изменению силы сварочного тока на дуго-
вом промежутке 8.
Если мы увеличиваем ток, протекающий по обмотке управления 6
неподвижного магнитного шунта, то тем самым мы увеличиваем магнит-
ное сопротивление шунта 5. Этот шунт расположен на пути потока рас-
сеяния Фр магнитной системы сварочного дросселя.
После подачи постоянного тока на обмотку управления 6 получа-
ется дополнительное магнитное поле, которое увеличивает индукцию и
насыщение магнитопровода. Благодаря этому увеличивается магнитное
сопротивление. При этом магнитный поток рассеяния Фр уменьшается,
и это приводит к уменьшению магнитного сопротивления сварочного
дросселя и увеличению силы сварочного тока.
А если мы уменьшаем ток, протекающий в обмотке управления 6
неподвижного магнитного шунта 5 с помощью блока управления 7, то
тем самым мы уменьшаем магнитное сопротивление магнитного шунта 5.
При этом уменьшается магнитное сопротивление на пути потока рассея-
ния Фр. Сам же магнитный поток рассеяния Фр при этом увеличивается.
Это приводит к увеличению индуктивного сопротивления сварочного
дросселя и к уменьшению сварочного тока, который последовательно
проходит по обмоткам 1 и 2 данного дросселя.
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
63
Принцип комбинированного формирования регулировочных харак-
теристик при построении сварочного источника питания с использова-
нием СТ в объединении с сварочным дросселем применяют:
♦ для расширения диапазона регулирования;
♦ для достижения более точного регулирования сварочного тока.
Этот принцип применяют и в случае конструкции СТ с подвижным
магнитным шунтом, подвижным ярмом и др.
Для комбинированного формирования регулировочных характе-
ристик используют секционирование обмоток СТ, которое позволяет
получить одновременно:
♦ ступенчатое регулирование сварочного тока с помощью секций не-
подвижных обмоток СТ;
| ♦ плавное регулирование сварочного тока в середине ступенчатого
$ диапазона с помощью перемещения подвижного ярма регулиро-
|вочным устройством в сварочном дросселе.
Достоинства комбинированного формирования регулировочных
рактеристик:
♦ сварщик получает возможность довольно точно подбирать свароч-
ный ток к каждому режиму сварки в соответствии с требованиями
технологии процесса сварки;
♦ появляется возможность использовать более простые и надежные
СТ, в конструкции которых отсутствуют подвижные детали и узлы
электромагнитной системы;
♦ к условиям работы и к изоляции сварочного дросселя ия предъяв-
ляют меньшие требования, ведь по обмоткам сварочного дросселя
протекает только сварочный ток;
♦ получается экономический эффект в сравнении с использованием
СТ сложной конструкции с подвижными частями и узлами электро-
магнитной системы;
♦ масса сварочного дросселя значительно меньше массы СТ, поэто-
му сварщику легче перемещать сварочный дроссель во время час-
тых изменений места, где происходит процесс сварки;
♦ объединяется стационарно установленный СТ и подсоединенный
длинными сварочными кабелями переносный сварочный дроссель.
Такие комбинированные системы питания сварочной дуги широко
•^пользуются при реализации многопостовых систем питания свароч-
Фго тока. При этом стационарно устанавливается мощный СТ, способ-
Вий выдавать сварочный ток в 1000 А и более. К его выходным клеммам
Ьраллельно подключается несколько сварочных дросселей Др или сва-
Д'
64
Справочник сварщика для любителей и не только...
рочных балластных реостатов R6, расположенных непосредственно на
сварочных постах П38. Посты могут быть разбросаны по разным участ-
кам сварочного цеха, строительной площадке, верхам здания или в раз-
ных отсеках большого корабля (рис. 2.13).
2.3. Свойства сварочных
трансформаторов типа ТД и СТШ
В процессе ручной дуговой сварки штучным электродом на пере-
менном токе сварочный трансформатор, воздействуя на дугу, влияет
на формирование сварочного шва. Одним из основных критериев
эксплуатационной пригодности источника питания сварочной дуги
являются его сварочно-технологические свойства, определить кото-
рые следует в соответствии с методикой, описанной в ГОСТ 25616-83
«Источники питания для дуговой сварки. Методы исследования сва-
рочных свойств».
Далее рассмотрены технологические свойства сварочных транс-
форматоров, которые широко применяются в народном хозяйстве при
сварке электродами диаметрами 3,4 и 5 мм:
♦ ТД-500;
♦ СТШ-315;
♦ СТШ-250;
♦ СТШ-125.
Эти трансформаторы имеют разную конструкцию. При построении
сварочных трансформаторов типа ТД для плавного регулирования сва-
рочного тока используют смену реактивного сопротивления трансфор-
матора с помощью изменения расстояния между подвижной первичной
и вторичной обмотками.
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
плавного регулирования сварочного тока также применяется
изменение реактивного сопротивления трансформатора, но
принципиально другим способом: с помощью перемещения под-
вижного магнитного шунта в окне магнитопровода.
Поэтому отличаются технико-экономические показатели, которые
вызывают повышенное внимание потребителей этих источников сва-
рочного тока к их особенностям. Оценка технологических свойств про-
Годилась в соответствии с методикой, описанной в ГОСТ 25616-83.
Сварочные трансформаторы и сварочные штучные покрытые элек-
троды составляют единую электрическую систему. Поэтому далее в
(лаве 3 рассмотрим свойства основных типов электродов марки АНО.
Дрлектроды АНО-4, АНО-6 и АНО-13 по ГОСТ 9466-75 — универсаль-
ные электроды с покрытием рутилового типа.
Г- !
К
2.4. Основные типы сварочных бытовых
трансформаторов
1'1
| Тип 1 — трансформаторы с нормальным рассеянием
Г Ж и отдельной реактивной обмоткой (дросселем)
['•Ж. Трансформаторы представлены на рис. 2.14, а. Реактивная обмотка 1
J Ярследовательно включается в сварочную цепь. Падающая характери-
| Жпка создается ЭДС самоиндукции в дросселе. Сварочный ток плавно
Эмулируется изменением зазора (d) между подвижной и неподвижной
; «Истями дросселя [43].
Внимание.
При d = О сварочный ток минимальный, так как магнитный
поток в сердечнике дросселя и ЭДС самоиндукции максимальны.
По этой схеме ранее выпускались следующие сварочные трансфор-
1Торы:
♦ СТЭ-24у (на 350 А);
♦ СТЭ-34у (на 500 А).
66
Справочник сварщика для любителей и не только...
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления 67
Рис, 2,14, Варианты конструкции сварочных трансформаторов:
а — трансформатор с нормальным рассеянием и отдельной реактивной обмоткой (дросселем);
б — трансформатор с нормальным рассеянием и отдельной реактивной обмоткой,
намотанной на одном общем сердечнике; в — трансформотор с увеличенным магнитным
рассеянием (размещением первичных и вторичных обмоток на различных стержнях сердечника);
г _ трансформотор с увеличенным магнитным рассеянием (удалением первичных обмоток
от вторичных); д — трансформотор с увеличенным магнитным рассеянием
(размещением в сердечнике магнитного шунта подвижного или неподвижного)
1Н — пределы регулировки сварочного тока;
Р — номинальная мощность;
coscp — коэффициент мощности.
Характеристики сварочных трансформаторов
с нормальным рассеянием и отдельной реактивной обмоткой (дросселем) Таблица 2.1
Тип к 1.А Р, кВА СО8ф Габаритные размеры, мм Масса, кг
СТЭ-34у 60 65 150—700 30 0,53 690x370x660 160
СТЭ-24у 60 65 100-500 23 0,5 690x370x660 130
СТН-700 60 65 200-900 44 0,66 796x429x840 380
ОН-500— 1 60 60 150-700 32 0,52 775x410x1005 275
СТН-350 70 50 80-450 25 0,5 695x398x700 220
ТСД-500—1 80 60 200-600 42 0,6 950x818x1215 420
ТСД-1000-4 71 60 400—1200 78 0,6 950x818x1242 510
ТСД-2000—2 79 60 800—2200 162 0,6 950x818x1382 675
Алтернативный вариант такого сварочного трансформатора пока-
зан на рис. 2.14, б. Реактивная обмотка 1 намотана на одном общем сер-
дечнике сварочного трансформатора. Она включена в сварочную цепь
последовательно с таким расчетом, что ее поток направлен навстречу
основному потоку трансформатора. Ток регулируется изменением маг-
нитного зазора d.
По этой схеме ранее выпускались несколько типов сварочных транс-
форматоров:
♦ ТСД-500—1;
♦ ТСД-1000—4;
♦ ТСД-2000—2.
Характеристики сварочных трансформаторов типа 1 представлены в
табл. 2.1. Используются следующие обозначения:
Uxx — напряжение холостого хода;
Пр — отношение продолжительности работы в дуговом режиме к
общей продолжительности работы;
Тип 2 — трансформаторы
с увеличенным магнитным рассеянием
Трансформаторы представлены на рис. 2.14, в, г, д.
Увеличенные потоки рассеяния создаются следующими способами:
♦ размещением первичных (2) и вторичных (3) обмоток СТ на раз-
личных стержнях сердечника (рис. 2.14, в);
♦ удалением первичных обмоток (2) от вторичных (3) (рис. 2.14, г);
♦ размещением в сердечнике (4) магнитного шунта (5) подвижного
или неподвижного (рис. 2.14, д).
Промышленность выпускает следующие марки сварочных трансфор-
маторов второго типа:
♦ с подвижным магнитным шунтом СТШ-250, СТШ-300, СТШ-500;
♦ с неподвижным магнитным шунтом и помещенной но нем обмот-
кой управления ТДФ-1001 и ТДФ-2001;
♦ с подвижными вторичными обмотками ТС-300, ТС-500, ТСК-300,
ТСК-500, ТД-300, ТД-500. Характеристики сварочных трансформа-
торов второго типа представлены в табл. 2.2.
68
Справочник сварщика для любителей и не только...
Перечисленные выше механические способы управления сварочным
током на сегодняшний день устарели. Развитие тиристорной техники
позволяет создать более компактные регуляторы.
Характеристики сварочных трансформаторов с нормальным рассеянием
и отдельной реактивной обмоткой, намотанной на одном общем сердечнике Таблица 2.2
Тип в пр,% '«Л Р, кВА coscp Габаритные размеры, мм Масса, кг
С подвижным и шунтом
СТАН-0 55- 80 65 20-150 7,6 0,52 698x429x485 85
СТАН-1 60— 70 65 60—480 20 0,52 870x520x800 185
ОСТА-350 70 65 50-445 20 0,7 810x450x710 200
СТШ-250 61 20 70—260 16 0,4 420x260x425 44
СТШ-300 63 60 110-405 20 0,52 545x695x707 158
СТШ-500 62 60 145—650 33 0,5 665x753x670 220
СТШ-500—80 80 60 60-650 44 0,62 980x765x766 323
С подвижными обмотками
ТС-120 68 - 50—160 9 0,43 650x340x800 90
ТС-300 63 - 30—385 20 0,51 760x520x970 180
ТС-500 60 40—650 32 0,53 840x576x1060 250
ТСК-300 63 - 30-385 20 0,72 760x520x970 215
ТСК-500 60 - 40-650 32 0,65 840x576x1060 280
ТД-300 61,79 - 60-385 20 0,53 692x620x710 137
ТД-500 60,76 - 90-650 32 0,65 720x570x835 210
2.5. Доработка сварочного
трансформатора ТДЭ-101У2
Достоинства и недостатки
Выпускаемый промышленностью трансформатор ТДЭ-101У2 удобен
в работе, имеет малые габариты и массу [50]. Трансформатор хорошо
работает с электродами диаметром 2—3 мм. Наряду с этими достоин-
ствами он имеет и ряд недостатков, а именно:
♦ отсутствие выключателя сетевого питания;
♦ самое главное — режим ПН аппарата составляет всего 20 % [55].
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
69
При превышении ПН аппарат начинает перегреваться и может выйти
из строя. Это ограничивает условия эксплуатации аппарата.
Доработка трансформатора
С предлагаемой А. Татаренко доработкой аппарат работает уже более
4 лет. Анализ причин неудовлетворительной работы аппарата показал,
что основной причиной малого режима ПН является перегрев обмоток
и железа сердечника.
Для устранения этого недостатка в нижнюю часть аппарата на
металлических стойках нужно смонтировать вентилятор типа ВН-2 или
ВВФ-71м, работающий на нагнетание воздуха. Таким образом будет
производиться принудительное охлаждение сердечника и обмоток
трансформатора. Закрепить вентилятор нужно на четырех металличе-
ских стойках винтами М3 или М4 (рис. 2.15). Подключить вентилятор
следует параллельно трансформатору (рис. 2.16).
На верхней крышке в свободном месте рекомендуется устанавить
автоматический выключатель типа АЕ1031-2УХЛ-25 А, который вклю-
чает аппарат и обеспечивает токовую защиту.
Обмотки трансформатора намотаны проводом (1-2, 3-4) и шиной
(7-8, 9-10) типа ПДСК. Критичная температура для этого провода более
130 °C. В аппарате установлена схема терморегулятора, описанная в [46]
с доработками. Схема позволяет контролировать температуру обмоток,
железа сердечника аппарата, радиаторов силовых тиристоров от +30 до
+80 °C, устанавливать температуру нагрева аппарата, защищая его от
перегрева.
Рис. 2.15. Конструкция сварочного аппарата
70
Справочник сварщика для любителей и не только...
"Ток сварки А’
R9
22к
Т122-25-7
Рис. 2.16. Принципиальная схема
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
71
R9 22к
М1 ВН-2
’Сеть" 0‘
R4
30
R2
51
R3
51
VS1
КУ202Е
VS2
КУ202Е
VD5
КС522А
R1
Зк
IR12
|470
Б2
С2
0,01 мк
СЗ
0,01 мк
VD5...VD8
КЦ405
"Ток сварки А*
VD1...VD4
КД103Б
Т2 3
DA1 КРЕН8А
Н1
R24
510к
К1-РЭС-8
К2-РП21-УХЛ45
VS3
Т122-25-7
R23
5,1к
С6
ЮОмк
16В
R22
Зк
С5
500мк
25В
VS4
Т122-25-7
С7
0.1 мк
3 g
VT2 ..VT4
МП42Б
R18
ЮОк
С4
“Г" 2,2мк
R5
30
5 ТЗ 6
S1
АЕ1031
Н1 -АЛ336А
Н2-АЛ336В
R15
1к
R21
1,5
VD9
КД503
VT5
КТ503
Рис. 2.17. Схема усовершенствованного аппарата
72
Справочник сварщика для любителей и не только...
Схема усовершенствованного сварочного аппарата
Схема усовершенствованного аппарата показана на рис. 2.17.
Термодатчиками в схеме служат транзисторы VT2—VT4. На транзи-
сторах VT2—VT5 собрано пороговое устройство. Оно срабатывает при
определенной температуре корпусов транзисторов VT2—VT4 вслед-
ствие увеличения коллекторного тока транзистора при повышенной
температуре корпуса. Благодаря наличию положительной обратной
связи через резистор R24, процесс открывания транзисторов проте-
кает лавинообразно. При этом срабатывает реле К1, своими контактами
отключает питание реле К2, обесточивая сварочный трансформатор.
При снижении температуры до установленного значения устройство
автоматически возвращается в исходное состояние, включая сварочный
трансформатор. Порог срабатывания регулируют резистором R17 в пре-
делах +30...+80 °C.
Элементная база устройства
Транзисторы VT2—VT4 — типа МП39—МП42, VT5 — типа
КТ503, КТ815. Реле К1 — типа РЭС8, РС4.590.063, РЭС9 или любое
аналогичное.
Внимание.
Важно, чтобы оно устойчиво срабатывало при напряжении от
6 В, а ток и напряжение коммутации были 0,05 А и 220 В.
Реле К2 — типа РП-21—УХЛ 45 или аналогичное с соответствующим
током коммутации. Светодиоды:
♦ Н1 — красный типа АЛ336А, Б, К;
♦ Н2 — зеленый типа АЛ336В, Г, И.
Трансформатор Т4— малогабаритный с выходным напряжением
12—15 В, обеспечивающий ток до 500 мА (рис. 2.17).
Устройство следует собрать на плате из стеклотекстолита (размеры
платы зависят от типов используемых реле) и смонтировать на стойках
под верхней крышкой корпуса. Трансформатор Т4 устанавить в свобод-
ном месте внутри корпуса. Светодиоды Н1 и Н2, резистор R17 нужно
вывести на верхнюю крышку аппарата.
Светодиоды:
♦ Н2 — индикатор включения питания;
♦ Н1 — индикатор перегрева.
(лава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
73
Микросхему DA1 следует установить на радиатор площадью 10 см2.
Транзисторы VT2 советую приклеить «шляпкой» через прокладку
из стеклоткани или слюды к обмотке сварочного трансформатора,
VT3 — к железу сердечника, VT4 — к радиатору силового тиристора
VS1 или VS3.
Внимание.
При этом необходимо обратить внимание на минимальную
толщину диэлектрической прокладки и обеспечение надеж-
ной электрической изоляции между корпусом транзистора и
местом контроля температуры.
Монтаж транзисторов, резисторов, светодиодов выполнить прово-
дом МГТФ-0,15, монтаж питающего трансформатора ТЗ — проводом
МГШВ-0,35. Контакты реле К2 подключить параллельно и подсоеди-
нить к сварочному трансформатору проводом МГШВ площадью попе-
речного сечения 1,5—2 мм2.
Настройка и регулировка
Правильно собранная схема начинает работать сразу. Резисторами
R16 и R18 необходимо устанавить пределы регулирования температуры
нагрева аппарата, подогревая «шляпку» транзистора VT2 бытовым
феном, и контролировать пороги срабатывания термометром. Затем сле-
дует приклеить термодатчики и проверить работу схемы.
На верхнем пределе регулирования температуры +80 °C при темпе-
ратуре окружающей среды +25 °C аппарат должен отключаться после
сожжения 10—15 электродов диаметром 2 мм. Включать аппарат через
7—10 мин. Это зависит от скорости сварки или резки, типа электрода,
напряжения питающей сети (190—225 В).
2.6. Транформатор сварочный ТДМ-401—1 У2
Технические характеристики [58]
Номинальный сварочный ток ........................... 400 А.
Номинальная продолжительность нагрузки (ПН)................60 %.
Частота....................................................50 Гц.
74 Справочник сварщика для любителей и не только...
Номинальное напряжение питающей сети........................220 или 380 В.
Первичный ток (расчетный):
при исполнении на 220 В.....................................;.....120 А.
при исполнении на 380 В........................................70 А.
Напряжение холостого хода в диапазоне:,
больших токов не более.........................................64 В.
малых токов не более ..........................................80 В.
сниженное не более.............................................12 В.
Номинальное вторичное напряжение под нагрузкой....................36 В.
Пределы регулирования сварочного тока в диапазоне:
малых токов.................................................70—200 А;
больших токов............................................200—460 А.
Продолжительность цикла сварки....................................5 мин.
Коэффициент полезного действия....................................84 %.
Степень защиты....................................................IP22.
Потребляемая мощность не более..................................17,3 кВт.
Обмоточные данные трансформатора
На рис. 2.18 показана принципиальная электрическая схема транс-
форматора, где:
К — переключатель диапазона токов;
W1 — обмотка первичная;
W2 — обмотка вторичная;
I — соединение обмоток параллельное (большие сварочные
токи);
II — соединение обмоток последовательное (малые сварочные
токи).
Рис. 2.18. Принципиальная электрическая схема трансформатора
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
75
На рис. 2.19 показан график зависимости допустимых значений про-
должительности нагрузки ПН от величины сварочного тока трансфор-
матора, где:
I — диапазон больших токов;
II — диапазон малых токов.
Рис. 2.19. График зависимости допустимых значений
продолжительности нагрузки ПН от величины сварочного тока трансформатора
2.7. Характеристики промышленных
сварочных трансформаторов,
выпускаемых в России и Украине
В табл. 2.3 используются следующие обозначения: 1с— сварочный
ок; U — напряжение питания; d — диаметр электрода; Г — габаритные
•азмеры; М — масса [60].
'арактеристики сварочных трансформаторов Таблица 2.3
Я Тип I..A и, В d, мм Г, мм М, кг
[КИ002-500 100—500 -380 — 670x665x700 200
[Русич-200А 140—200 -220 3-4 360x320x190 15
тЦРусич-400 30—400 -220 2—4 550x370x370 35
Смолик 100—175 -220 3-4 350x230x250 36
СТШ-315 60—315 -380 — 575x570x620 100
ТД-350 100—315 -380 3-6 420x366x476 60
ПД-1210 75—125 -220 — 180x425x330 20
[1ДВ-171 80—200 -220 — 310x235x430 19
76
Справочник сварщика для любителей и не только...
Продолжение табл. 2.3
Тип U А и, В d, мм Г, мм М, кг
ТДК-315 100-315 -380 3-6 420x366x476 60
ТДМ-22 80—220 -220 — 380x300x220 25
ТДМ-121 50-125 -220 — 185x270x430 25
ТДМ-140 50-140 -380 — 270x240x420 28
ТДМ-163 50-150 -220 — 355x190x220 15
ТДМ-168 50-175 -220 — 198x325x380 31
ТДМ-169 160 -220 — 330x160x300 30
ТДМ-180 45-180 -220/380 — 360x360x950 55
ТДМ-181 180 220/380 — 415x265x485 40
ТДМ-202 200 -220 2-5 260x400x430 40
ТДМ-209 200 -220 2-5 386x225x415 40
ТДМ-250 30-285 -380 . — 360x360x930 55
ТДМ-251 60-250 -220/380 2-6 280x230x270 32
ТДМ-252 60-250 -220/380 2-6 260x400x430 40
ТДМ-253 50—250 -380 — 350x350x550 65
ТДМ-259 60-275 -220/380 2-6 540x245x450 40
ТДМ-300 70—350 -380 2-6 375x390x590 67
ТДМ-301 90-320 -.220/380 2—4 470x350x350 65
ТДМ-302 90-300 -220/380 2-6 310x290x470 53
ТДМ-303 90—300 -220/380 2-6 350x450x430 68
ТДМ-315 50-315 -380 — 360x360x930 60
ТДМ-401 80-460 -380 2—6 555x585x850 140
ТДМ-402 75-400 -380 2-6 362x355x562 85
ТДМ-403 80-400 -220/380 2-6 390x480x470 86
ТДМ-411 50-400 -380 — 360x360x1130 80
ТДМ-502 500 -380 — 400x420x590 104
ТДМ-503 100—500 -380 3-6 390x480x470 86
ТДМ-504 90-500 -380 — 520x590x810 180
ТДМ-505 80-500 -380 — 650x550x950 175
ТДМ-506 100-500 -380 — 450x550x850 180
ТДМ-602 120—600 -380 — 440x440x500 150
ТДМ-2510 50-250 -380 — 520x460x920 100
ТДМ-3010 90-300 -220/380 — 380x310x740 55
ТДМ-3011 90-300 -380 — 380x310x610 54
ТДС-300 50-360 -380 — 400x360x560 80
ТДС-400 50-450 -380 — 410x390x640 100
ТДС-500 80-540 -380 — 430x410x680 120
ТДФЖ-1002 300—1200 -380x3 — 1400x750x1220 520
ТДФЖ-2002 600-2200 -380x3 — 1400x750x1220 520
ТПС-101 85—100 -220 — 240x160x290 15
ТПС-131 110—130 -220 — 280x190x350 25
ТПС-151 120—160 -220 — 310x210x390 30
ТПС-200 50—200 -220 — 300x230x410 35
ТПС-250 200—250 -220 — 350x250x450 45
ТПС-251 50—250 -220 — 350x250x450 50
Глава 2. Сварочные трансформаторы промышленного изготовления
77
Продолжение табл. 2.3
Тип 1С,А и, В d, мм Г, мм М, кг
ТПС-300 50—300 -220 — 370x280x450 55
ТПС-301 50—300 -220 — 520x320x540 80
ТПС-350 50-350 -220 — 410x300x450 65
ТПС-351 50-350 -220 — 520x320x540 85
ТС-152 40-150 -220 2—4 470x290x400 40
ТСБ-90-1 60-100 -220 — 430x190x390 30
ТСБ-103 65—100 -220 2-3 300x180x320 23
ТСБ-145 60—145 -220 — 320x220x340 20
ТСБ-201 80-200 -220 — 470x200x300 35
ТСМ-207 60-250 -220 3-5 370x220x300 23
ТСМ-М-250 90-250 -220 2—4 340x398x450 53
3
ЭЛЕКТРОДЫ
3.1. Технические характеристики электродов
Назначение электродов
Электроды марки АНО предназначены для сварки конструкций из
низкоуглеродистых сталей марок Ст-3, Ст-10, Ст-20 и т. д. Пригодны для
сварки во всех пространственных положениях на постоянном или пере-
менном токе любой полярности. Все электроды обеспечивают хорошее
формирование металлического шва, высокую его стойкость к возникно-
вению пор и горячих трещин.
Основные характеристики электродов АНО-4
Условное обозначение — (Э46-АНО-4-ё-УД)/(Е432(3)-Р21).
Примененяются для сварки во всех пространственных положе-
ниях рядовых и ответственных конструкций из низкоуглеродистых
марок сталей с временным сопротивлением разрыву не более 500 МПа.
Допускается сварка удлиненной дугой и по окисленной поверхности.
Они обеспечивают получение бездефектного шва при сварке на повы-
шенных режимах.
Тип покрытия — рутиловый.
Коэффициент расхода —1,7.
Род тока — постоянный, переменный.
Полярность — прямая.
Глава 3. Электроды
79
Характеристики сварочных электродов АНО-4
Таблица 3.1
Диаметр, мм Сварочный ток, А Производительность Выход направленного металла, %
г/мин г/(А-час)
3 90—140 19,5
4 150-200 ‘ 27,5 8-8,7 92
5 160-270 35,0
6 270-320 47,5
Положение свариваемых швов в пространстве:
♦ нижнее — прямая полярность;
♦ угловые, тавровые швы — прямая полярность;
♦ вертикальное, снизу вверх — прямая полярность;
♦ горизонтальное, на вертикальных плоскостях— прямая поляр-
ность;
♦ потолочное — прямая полярность;
♦ вертикальное сверху вниз — обратная полярность.
Температура прокладки перед сваркой —180 °C в течение 0,7 ч.
Расход электродов на 1 кг наплавленного металла составляет 1,7 кг.
Основные характеристики электродов АНО-6
f Условное обозначение — (Э42-АНО-6-с1-УД)/(Е412(3)-Р21).
I Применяются для сварки конструкций из низкоуглеродистых марок
[сталей с временным сопротивлением разрыву не более 430 МПа. Эти
|электроды обеспечивают высокую стойкость металлического шва к
^появлению дефектов при сварке по ржавчине. Обладают низкой склон-
[ностью к образованию пор и кристаллизационных трещин.
I Тип покрытия — рутиловый..
| Коэффициент расхода —1,7.
I Род тока — постоянный, переменный.
| . Полярность — прямая, обратная.
Характеристики сварочных электродов АНО-6 Таблица 3 2
Диаметр, мм Сварочный ток, А Производительность Выход направленного металла, %
г/мин г/(А-час)
3 80-120 18,0 8,5
4 130-200 29,5 9,5 93
5 150—270 40,5
6 280—350 52,0
80
Справочник сварщика для любителей ине только...
Положение свариваемых швов в пространстве:
♦ нижнее — прямая полярность;
♦ угловые, тавровые швы — прямая полярность;
♦ вертикальные, снизу вверх — прямая полярность;
♦ горизонтальное, на вертикальных плоскостях— прямая поляр-
ность;
♦ потолочное — прямая полярность;
♦ вертикальное, сверху вниз — обратная полярность.
Температура прокалки перед сваркой — 200 °C в течение 1,5 ч.
Расход электродов на 1 кг наплавленного металла — 1,65 кг.
Основные характеристики электродов АНО-13
Условное обозначение — (Э46-АНО-13—<1-УД)/(Е432(3)-РЩ1).
Применяются для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей.
Особенно рекомендуются для сварки вертикальных, угловых, нахлесточ-
ных и стыковых с разделкой швов способом «сверху вниз». Обладают низ-
кой склонностью к образованию пор и кристаллизационных трещин.
Тип покрытия — рутилово-целлюлозный.
Коэффициент расхода —1,65.
Полярность — прямая, обратная.
Род тока — постоянный, переменный.
Характеристики сварочных электродов АНО-13 Таблица 3.3
Диаметр, мм Сварочный ток, А Производительность Выход направленного металла, %
г/мин г/(А-час)
3 90—140 20
4 150-190 • 27 8,5 96
5 170-260
Положение свариваемых швов в пространстве:
♦ нижнее — прямая полярность;
♦ угловые, тавровые швы — прямая полярность;
♦ вертикальное, снизу вверх — прямая полярность;
♦ горизонтальная на вертикальных плоскостях— прямая поляр-
ность;
♦ .потолочное — прямая полярность.
Температура прокладки перед сваркой — 120 °C в течение 1,5 ч.
Глава 3. Электроды
81
3.2. Выбор провода для вторичной цепи
трансформатора и диаметра электродов
В табл. 3.4 приведены данные сварочных проводов во вторичной
цепи трансформатора в зависимости от тока, а в табл. 3.5 — диаметры
используемых электродов в зависимости от толщины свариваемого
металла.
Данные сварочных проводов во вторичной цепи трансформатора
в зависимости от тока
Таблица 3.4
Допустимый ток, А Площадь сечения провода, мм2
Одинарный Двойной
100 16 не используется
200 25 2x10
300 50 2x16
400 70 2x25
600 95 2x35
800 не используется 2x50
1000 не используется 2x70
Выбор диаметра используемых электродов в зависимости
от толщины свариваемого металла
Таблица 3.5
Толщина свариваемого материала, мм 1.5 2 3 4-5 6-8 9—12 13-15 16-20
Диаметр электрода, мм 1,6 2 3 3-4 4 4-5 5 более 5
3.3. Технические характеристики наиболее
часто используемых электродов
Рассмотрим технические характеристики наиболее часто используе-
мых электродов [59] при сварке низкоуглеродистых сталей (табл. 3.6).
Технические характеристики наиболее часто используемых электродов
Таблица 3.6
Марка электрода Устойчивость дуги Диаметр электрода, мм Ток, А Род тока
ОММ-5 Высокая 2 60-70 Постоянный
3 100—130
4 160—190
5 200—220
82
Справочник сварщика для любителей и не только...
Продолжение табл. 3.6
Марка электрода Устойчивость дуги Диаметр электрода, мм Ток. А Род тока
СМ-5 Высокая 4 160-190 Постоянный
5 210—250
ЦМ-7 Высокая 4 160-190 Постоянный- переменный
5 210—250
6 260-320
ОМА-2 Удовлетворительная 2 25-45 Постоянный
3 40-60
3 45-65
УОНИ-13/45 Удовлетворительная 2 45-65 Постоянный
3 80-100
4 130-160
5 170-200
СМ-11 Вполне удовлетворительная 4 160-220 Постоянный- переменный
5 200-250
3.4. Держатели электродов
Держатель электродов из трубы d3/4 дюйма
Наиболее простой является конструкция электродержателя [65],
изготовленная из трубы 3/4 дюйма и длиной 250 мм (рис. 3.1).
С обеих сторон трубы на расстоянии 40 и 30 мм от ее торцов выпили-
вают ножовкой выемки глубиной в половину диаметра трубы (рис. 3.2).
Электрододержатель:
1 - электрод;
2 - пружина;
3 - труба;
4 - резиновый шланг;
5 - винт и гайка М8;
6 - кабель
Рис. 3.1. Внешний вид держателя электрода
Глава 3. Электроды
83
Рис. 3.2. Внешний вид трубы с выемками
К трубе над большой выемкой приваривают отрезок стальной прово-
локи диаметром 6 мм. С противоположной стороны держателя сверлят
отверстие диаметром 8,2 мм, в которое вставляют винт М8. К винту при-
соединяется клемма от кабеля, идущего к сварочному аппарату, которая
зажимается гайкой. Сверху на трубу надевается кусок резинового или
капронового шланга с подходящим внутренним диаметром.
1
К
1 Держатель электродов из стальных уголков
I
Удобный и простой в конструкции держатель электродов можно сде-
1лать из двух стальных уголков 25 х 25 х 4 мм (рис. 3.3).
1 Для изготовления держателя необходимо использовать два уголка
|(25 х 25 х 4 мм) длиной около 270 мм, соединить их маленькими угол-
ьками и болтами с гайками М4. В результате получится короб сечением
125 х 29 мм.
7
11
10
8
1 — электрод;
9 2 — корпус (из уголков № 2,5);
3 — соединительные болты М4;
4 — изолятор ручки;
5 — электрический кабель;
6 — клемма (болт М4);
7 — соединительный уголок;
8 — клавиша фиксатора;
9 — контактный провод;
10 — рычаг фиксатора;
Рис. 3.3. Устройство держателя электродов из стальных уголков
84
Справочник сварщика для любителей и не только...
В полученном корпусе вырезать окно для фиксатора и просверлить
отверстие для установки оси фиксаторов и электродов. Фиксатор состоит
из рычага и небольшой клавиши, выполненной из листа стали толщиной
4 мм. Эту деталь также можно сделать из уголка 25 х 25 х 4 мм.
Для обеспечения надежного контакта фиксатора с электродом на ось
фиксатора необходимо надеть пружину, а рычаг соединить с корпусом
контактным проводом.
Ручку получившегося держателя покрыть изоляционным материалом,
в качестве которого можно использовать обрезок резинового шланга.
Электрический кабель от сварочного аппарата присоединить к клемме
корпуса и зафиксировать болтом.
И Примечание.
Справочные данные по основным современным электродам при-
водятся в разделе 16.4.
4
РАБОТА СИСТЕМЫ
«СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР-ЭЛЕКТРОД»
4.1. Расчет технологических характеристик
сварочных трансформаторов
Технологические характеристики исследуемых трансформаторов
определялись по следующим показателям.
1. Коэффициент расплавления
где Gp — масса расплавленного электродного металла, г;
I — сварочный ток, А;
t — время расплавления, с.
2. Коэффициент наплавления
аи = °Лв1’
где GH — масса наплавленного металла, г.
3. Коэффициент потерь
V=(Gp-Gn)/Gp.
4. Коэффициент набрызгивания
k=g6p/gp,
где G6p — масса брызг, г.
—-——-
Режимы сварки и количественные характеристики этихрежимов для АНО-4 Таблица 4.1
Тип трансформатора ТД-500 СТШ-500 СТШ-315 СТШ-250 СТШ-125
Диаметр электрода, (мм) 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3
Сварочное напряжение, 1св (А) 123 198 226 120,2 194 224,3 121 193 223 119,3 193 223,4 118
Масса расплавленного металла, GD (г) 126,46 242,28 337,97 131,50 257,99 343,73 133,73 260,17 363,09 130,55 255,68 348,87 147,68
Масса брызг, (г) 13,03 26,29 38,29 12,51 31,29 44,96 13,93 34,21 52,29 13,28 31,76 47,97 14,94
Масса наплавленного металла, GH (г) 113,44 215,99 299,69 119,00 226,69 298,77 119,73 225,95 310,81 117,27 223,93 300,90 132,74
Время расплавления, t (с) 425 500 600 450 524 600 450 526 625 453 525 604 •509
Коэффициент разбрызгивания, а ( %) 10,3 10,85 11,33 9,51 12,13 13,08. 10,42 13,15 14,4 10,17 12,42 13,75 10,116
Коэффициент расплавления, ап 2,42 2,45 2,49 2,43 2,54 2,55 2,46 2,56 2,61 2,42 2,52 2,59 2,46
Коэффициент наплавки, ан 2,17 2,18 2,21 2,20 2,23 2,22 2,20 2,22 2,23 2,17 2,21 2,23 2,21
Коэффициент набрызгивания, Кн 10,3 10,85 11,33 9,51 12,13 13,08 10,42 13,15 14,4 10,17 12,42 13,75 10,116
Режимы сварки и количественные характеристики этих режимов для АНО-6
Таблица 4.2
Тип трансформатора ТД-500 СТШ-500 СТШ-315 СТШ-250 СТШ-125
Диаметр электрода, (мм) 3 4 5 з. 4 5 3 4 5 3 4 5 3
Сварочное напряжение, 1св (А) 119,7 187 214 118,8 184,6 206 109 182,4 204,3 107 180 204 110
Масса расплавленного металла, GD (г) 132,66 257,21 362,34 147,35 261,32 347,91 133,82 267,59 347,54 130,36 248,92 342,76 137,78
Масса брызг, G^ (г) 13,64 27,86 41,02 14,03 31,72 45,30 13,92 35,16 50,08 13,19 31,04 47,06 13,60
Масса наплавленного металла, GH (г) 119 229,36 321,32 133,3 229,59 302,61 119,90 232,43 297,46 117,17 217,88 295,70 124,19
Время расплавления, t (с) 451 550 650 501 554 650 500 574 650 500 550 650 504
Коэффициент разбрызгивания, а (%) 10,28 10,83 11,32 9,52 12,14 13,02 10,4 13,14 14,41 10,12 12,47 13,73 9,87
Коэффициент расплавления, aD 2,46 2,50 2,50 2,48 2,56 2,60 2,46 2,56 2,62 2,44 2,51 2,58 2,49
Коэффициент наплавки, ан 2,21 2,23 2,23 2,24 2,25 2,26 2,20 2,22 2,24 2,19 2,20 2,23 2,24
Коэффициент набрызгивания, Кн 10,28 10,83 10,83 9,52 12,14 13,02 10,4 13,14 14,41 10,12 12,47 13,73 9,81
Справочник сварщика для любителей и не только... Глава 4. Работа системы «сварочный трансформатор-электрод>
88
Справочник сварщика для любителей и не только...
з
5
i
СТШ-125 со о ш CD ID СО I 122,62 | рг$ 9,81 I бр‘г I sg,g I со cd"
СТШ-250 Ш со о см СО со LD СО I sg'^ 298,11 640 I 13,68 | Р9‘г 2,28 | 13,68 |
I £П I СО ю“ СМ I 30,30 I 215,04 550 I 12,35 со см" 2,26 | 12,35 |
СО 8‘3(И | СМ CD_ см" см SL‘8L 109,77 481 I 10,7 2,49 | 2,22 | Ю.7 I
СТШ-315 ID рог со" со CM co o>" 298,35 650 | 14,31 2,63 | 2,25 | 14,31 |
-е £‘Р2Л | ID о_ LD СМ | 32,93 218,67 | 560 | 12,9 LD см' I 1 СП см"
со со_ о СП о" со | 13,37 | 116,82 500 10,27 I 05‘2 | рг'г см о"
СТШ-500 ID | 206,5 I CD о со" со герр 298,97 | 635 | 12,86 | 2,62 | 2,28 | | 12,86 I
I 176 I со см | 29,83 217,51 I OSS 12,06 I 95'г 1 9г'г 12,06 |
СО I SOI I (О со со" см CO 114,88 I ™ I 9,3 о см | 2.г‘г со cd"
ТД-500 IO | 204,2 | О) ио со | 37,98 | 303,60 о co CD 11,12 2,66 | 2,36 | 11,12 |
со см" ш см см | 23,71 | 204,04 I 524 I 10,41 см ID см" 2,26 | 10,41 |
СО со" о со со см" со | 13,64 | CD | 445 CM о о" со со см" см" 10,28 |
Тип трансформатора | Диаметр электрода, (мм) I Сварочное напряжение, !ся (А) | Масса расплавленного металла, GJr) | Масса брызг, (r) Масса наплавленного металла, | Время расплавления, t (c) Коэффициент разбрызгивания, «(%) | Коэффициент расплавления, aD | | Коэффициент наплавки, ан | | Коэффициент набрызгивания, Км |
Глава 4. Работа системы «сварочный трансформатор-электрод*
89
На рис. 4.2 представлены коэффициенты потерь металла у и коэф-
фициент набрызгивания Кн. Они отображают производственные пока-
затели процесса сварки в зависимости от тока сварки, характеризуют
технологические свойства данных сварочных трансформаторов, посред-
ством которых реализуется непосредственно процесс сварки.
Вывод.
Приведенные на рисунках соотношения объективно иллюстри-
руют, что с точки зрения потерь расплавленного металла при
реализации процесса сварки конструкция трансформатора
СТШ-250 является более удачной.
I6
12
ю
150
200
В
8
100
КА)
250
Рис. 4.2. Коэффициенты потерь металла
у и коэффициент набрызгивания Кн:
а — для электрода АНО-4; б — для электрода
АНО-6; в — для электрода АНО-13
90 Справочник сварщика для любителей и не только...
4.3. Повышение качества
электросварочных работ
Мы знаем, как трудно добиться высококачественного сварочного
шва [64]. Даже опытные сварщики время от времени нарекают то на
электроды, то на свариваемый металл, то на сам сварочный аппарат.
Если необходимо красивое и прочное соединение, то прибегают к газо-
сварке — процессу дорогостоящему, но очень качественному.
Было время, когда газосварка успешно конкурировала с электриче-
ской. Для производства кислорода использовали электролизеры, разла-
гающие воду. Образующийся в процессе электролиза водород ускорял
горенир углеводородного газа, повышал температуру горения пламени
газосварочной горелки.
В 70-х гг. прошлого века кружковцы одного из домов пионеров доду-
мались не разделять газы, образующиеся при электролизе. Их упрощен-
ный 6-камерный электролизер питался с помощью зарядного устройства
для автомобильных аккумуляторов.
Повысить продуктивность такого электролизера удалось С. Серову
(г. Таллинн), который увеличил площадь электродов, число камер
(до 31) и запитал свое устройство постоянным током электросвароч-
ного аппарата. Еще дальше удалось пойти Ю. Бородатому (Ивано-
Франковская обл.): число камер было увеличено до 110, а само устрой-
ство обходилось без всяких трансформаторов, питаясь от сети 220 В
через диодный мост [57].
Опытные газосварщики испытали электролизер и пришли от него
в бурный восторг. Правда, нарекали сначала на избыток кислорода и
малую газопродуктивность, но при добавлении в водород-кислородную
смесь пропана все нарекания поутихли.
По сути, и газо-, и электросварка— родные сестры: обе работают
с помощью плазмы. Очень интересно экспериментировать с чистой
водород-кислородной плазмой. При разогреве металлической поверхно-
сти пламя горелки постепенно переходит в локальное каление металла с
образованием ослепительно яркой точки. При нагреве графита он све-
тится точно так же, как и при образовании электрической дуги.
Можно с большой уверенностью заявить, что если электриче-
ство вызывает образование плазмы (дуги), то газовая плазма (горение
водородно-кислородной смеси) сопровождается электрическими явле-
ниями на атомарном уровне. Интересно было пробовать на прочность
камень. Песчаник и гранит плавились и расплывались в соответственно
. Работа системы «сварочный трансформатор-электрод>
91
рю и черную стеклоподобные массы. Дерево под пламенем горелки
го взрывалось ярким и обильным пламенем. Вдыхание газа приво-
к смешному изменению голоса. Пробовал также выжигать добро-
твенные новообразования (без наркоза!)— рубцы заживали и
на третий день!
Внимание.
Газосварочные работы с помощью электролизера не требуют
больших практических навыков, но очень требовательны к
соблюдению правил пожаро-, взрыво- и электробезопасности.
Обращает на себя внимание:
♦ почти полное отсутствие капель разбрызгиваемого металла;
♦ антикоррозионная стойкость шва;
♦ сравнительная «бездымность» процесса газосварки с помощью
электролизера.
Если к усовершенствованию этого способа приложить старание, то
южно получить удобную и качественную электрогазосварку. Возможно,
^пользование электролизерной газосварки и есть новый виток в разви-
ми сварочных технологий.
92
Справочник сварщика для любителей и не только...
5
КАК САМОМУ СОЗДАТЬ СВАРОЧНЫЙ
ТРАНСФОРМАТОР
Q
Примечание.
Все описанные в дальнейшем схемы и конструкции сварочных
трансформаторов прошли практическую проверку различными
разработчиками и реально пригодны для ручной электросварки.
Некоторые же из схем отрабатывались «в народе» на протя-
жении десятилетий и стали своего рода «классикой» самосто-
ятельного «трансформаторостроения».
5.1. Формирование вольтамперной
характеристики
Типы характеристик сварочных трансформаторов
Существуют различные типы характеристик СТ, т. е. зависимости
напряжения на зажимах от тока сварки. На рис. 5.1, а показаны четыре
типа характеристик:
1 — крутопадающая;
2 — пологопадающая;
3 — жесткая;
4 — возрастающая.
Внимание.
Для ручной дуговой сварки наилучшая характеристика — кру-
топадающая.
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
93
На рис. 5.1, б, в показаны ВАХ дуги при различной ее длине 1} и /2:
♦ при крутопадающей характеристике изменение рабочего тока не-
значительное (рис. 5.1, б);
♦ при пологопадающей (рис. 5.1, в) — гораздо большее.
Вывод.
При крутопадающей характеристике устойчивость дуги
будет высокой, и в сварном шве не будет дефектов.
Другие типы характеристик используют для автоматической и полу-
|автоматической сварки.
возрастающая пологопадающая
б
а
в
Рис. 5.1. Графики зависимости напряжения на зажимах от тока сварки:
• — разновидности сварочных характеристик; б — крутопадающая характеристика, изменение рабочего
I тока незначительное; в — пологопадающей характеристика, изменение рабочего тока существенное
Получение крутопадающей характеристики
Наиболее простой способ получения крутопадающей характеристи-
ки — установка последовательно со сварочным трансформатором бал-
|астного сопротивления.
I Если такое сопротивление — индуктивный элемент, то это заодно
улучшит и характеристики зажигания дуги во времени (рис. 1.3, б).
Поэтому серийно выпускаемые сварочные трансформаторы имеют раз-
личные встроенные варианты такой регулировки.
94
Справочник сварщика для любителей и не только...
5.2. Устройство и работа сварочного
трансформатора
Состав сварочного трансформатора
Сварочный трансформатор состойт из первичной и вторичной (ино-
гда с отводами) обмоток, намотанных на крупном магнитопроводе из
трансформаторного железа.
Внимание.
Сварочный трансформатор от обычного отличается режи-
мом работы: он работает в дуговом режиме, т. е. в режиме
практически максимально возможной мощности. А отсюда и
сильные вибрации, интенсивный нагрев, необходимость приме-
нения провода большого сечения.
Входные и выходные напряжения
Запитывается сварочный трансформатор от однофазной сети
220—240 В. Выходное напряжение вторичной обмотки в режиме холо-
стого хода (когда к выходу не подключена нагрузка) у самодельных сва-
рочных трансформаторов лежит, как правило, в пределах 45—50 В, реже
до 70 В.
Следует отметить, что выходные напряжения для промышленных
сварочных агрегатов ограничены:
♦ 80 В для переменного напряжения;
♦ 90 В для постоянного напряжения).
Поэтому большие стационарные агрегаты имеют на выходе 60—80 В.
Выходной ток вторичной обмотки в режиме сварки
Основной мощностной харакеристикой сварочного трансформатора
является выходной ток вторичной обмотки в дуговом режиме (режиме
сварки). При этом электрическая дуга горит в зазоре между кон-
цом электрода и свариваемым металлом. Величина зазора составляет
0,5—l,ld (d — диаметр электрода), она поддерживается вручную. Для
переносных конструкций рабочие токи составляют 40—200 А.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
95
Внимание.
Мощностью сварочного трансформатора определяется свароч-
ный ток, от которого зависят выбор диаметра используемых
электродов и оптимальная толщина свариваемого металла.
Наиболее распространенными являются электрбды со стальными пру-
тьями 03 мм («тройка»). Для них которых необходимы токи 90—150 А
(чаще 100—130 А). В умелых руках «тройка» будет гореть и при 75 А.
При токах, больших 150 А, такие электроды можно применять для
резки металла. Тонкие листы железа 1—2 мм можно резать и при мень-
ших токах. При работе электродом 03 мм через первичную обмотку СТ
протекает ток 20—30 А (чаще около 25 А).
Внимание.
Если выходной ток ниже требуемого, то электроды начинают
«липнуть» или «клеиться», привариваясь кончиками к свари-
ваемому металлу. В этом случае сварочный трансформатор
начинает работать с опасной перегрузкой в режиме короткого
замыкания.
При токах, больше допустимых, электроды начинают резать мате-
риал: так можно испортить все изделие.
t Для электродов с железным стержнем 02 мм необходим ток 40—80 А
(чаще 50—70 А). Ими можно аккуратно сваривать тонкую сталь толщи-
ной 1—2 мм.
[' Для электродов с железным стержнем 04 мм необходим ток
150—200 А.
’ Для малораспространенных (05 мм и 06 мм) электродов используют
более высокие токи для сварки и резки металла.
Динамическая характеристика сварочного трансформатора
Важным свойством сварочного трансформатора является его динами-
ческая характеристика. Динамическая характеристика трансформатора
Во многом определяет стабильность горения дуги, а значит, и качество
сварных соединений. Из динамических характеристик можно выделить:
♦ крутопадающую (при колебаниях длины дуги происходят незначи-
тельные изменения рабочего тока во вторичной обмотке трансфор-
матора: дуга горит стабильно, сварной шов ложится ровно);
96
Справочник сварщика для любителей и не только...
♦ пологопадающую (при изменении длины дуги резко меняется и ра-
бочий ток, что меняет режим сварки — в результате дуга горит не-
стабильно, шов получается некачественным, работать с таким СТ
вручную тяжело или вообще невозможно).
При ручной сварке происходят неизбежные колебания конца элек-
трода и, соответственно, изменение длины горения дуги в следующих
случаях:
♦ в момент зажигания дуги;
♦ при регулировании длины дуги;
♦ на неровностях;
♦ от дрожания рук.
Вывод.
Крутопадающая динамическая характеристика свароч-
ного трансформатора необходима для ручной дуговой сварки.
Пологопадающая характеристика сварочного трансформа-
тора применяется для автоматической сварки.
В реальных условиях ни измерить, ни количественно оценить пара-
метры сварочного трансформатора не представляется возможным.
Поэтому на практике сварочные трансформаторы можно делить на две
категории:
♦ «Варит мягко», такие, которые сваривают отлично (высокое каче-
ство шва, отсутствие разбрызгивания металла, дуга все время горит
стабильно, металл наплавляется равномерно);
♦ которые работают хуже.
Температурный режим сварочного трансформатора
При сварке режим работы сварочного трансформатора можно оха-
рактеризовать как кратковременный повторяющийся (после сварива-
ния, как правило, следуют монтажные, сборочные и другие работы).
Поэтому СТ после работы в дуговом режиме имеет какое-то время для
охлаждения в режиме холостого хода.
Вывод.
В дуговом режиме сварочный трансформатор интенсивно
нагревается, а в режиме холостого хода охлаждается, но
намного медленнее.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
97
Когда сварочный трансформатор применяют для резки металла,
нагрев сварочного трансформатора весьма значителен. Ведь чтобы
перерезать дугой толстые прутья, листы, трубы и т. д., при не слишком
высоком токе самодельного трансформатора, приходится слишком nepe-
rs. гревать сварочный трансформатор.
| Любой аппарат промышленного изготовления характеризуется таким
важным параметром, как коэффициентом продолжительности работы
j (ПР), измеряемым в %. Для отечественных заводских переносных anna-
в. ратов массой 40—50 кг ПР обычно не превосходит 20 %.
УДЯ Вывод.
ЦПИ ПР = 20 % означает, что СТ может работать в дуговом
режиме не более 20 % общего времени, остальные 80 % он дол-
жен находиться в режиме холостого хода.
Внимание.
Для большинства самодельных конструкций сварочного аппа-
рата ПР следует принимать меньше 20 %.
Интенсивным же режимом работы СТ будем считать такой, когда
время горения дуги того же порядка, что и время перерывов.
Схемы самодельных сварочных трансформаторов
Самодельные сварочные трансформаторы выполняются:
♦ на П- образных магнитопроводах;
♦ на Пи-образных магнитопроводах;
♦ на Ш-образных магнитопроводах.
Совет.
Схему изготовления сварочного трансформатора и коли-
чество витков будущих обмоток следует выбирать в зави-
симости от имеющегося в вашем распоряжении сердечника-
магнитопровода.
Выбор параметров сварочного трансформатора
Первый параметр — площадь сечения. Учитывая высокие мощности,
для обмоток сварочного трансформатора следует применять относи-
98
Справочник сварщика для любителей и не только...
тельно толстый провод. Развивая во время работы значительные токи,
любой сварочный трансформатор постепенно нагревается. Скорость
нагрева зависит от ряда факторов, важнейшим из которых является пло-
щадь поперечного сечения проводов обмоток.
Чем толще провод, тем лучше он пропускает ток, тем меньше он
нагревается и, наконец, тем лучше он рассеивает тепло. Основной
характеристикой является плотность тока (А/мм2). Обмоточные провода
могут быть медными или алюминиевыми.
Правило.
Чем выше плотность тока в проводах, тем интенсивнее проис-
ходит разогрев сварочного трансформатора. Медь позволяет
использовать в 1,5 раза большую плотность тока и меньше
греется, поэтому первичную обмотку лучше намотать мед-
ным проводом.
В промышленных аппаратах плотность тока не превышает 5 А/мм2 для
медного провода. Для самодельных вариантов сварочных трансформато-
ров удовлетворительным результатом можно считать и 10 А/мм2 для меди.
С увеличением плотности тока резко ускоряется нагрев трансформатора.
Совет.
Для первичной обмотки советую использовать провод, через
который потечет ток с плотностью до 20 А/мм2, но тогда
сварочный трансформатор нагреется до температуры 60 °C
уже после использования 2-3 электродов.
Второй параметр — способ изоляции. Провод можно покрыть лаком,
намотать в один или два слоя нити или ткани, которые, в свою очередь,
пропитать лаком. От типа изоляции сильно зависит надежность обмотки,
ее максимальная температура перегрева, влагостойкость, изоляционные
качества (см. табл. 5.1).
Наилучшей является изоляция из стеклоткани, пропитанной тепло-
стойким лаком, однако достать такой провод сложно, а если покупать,
то обойдется он недешево. Наихудшим, но самым доступном материа-
лом для самоделок являются обычные провода ПЭЛ, ПЭВ диаметром
1,6—2,4 мм в простой лаковой изоляции. Такие провода наиболее рас-
пространены, их можно снять с катушек дросселей, трансформаторов
отслужившего оборудования.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
99
Внимание.
Следует снимать старые провода с каркасов катушек осто-
рожно, необходимо следить за состоянием их покрытия и
слегка поврежденные участки дополнительно изолировать.
Если катушки с проводом были дополнительно пропитаны лаком,
, их витки между собой склеились, и при попытке рассоединения затвер-
| девшая пропитка часто срывает и собственное лаковое покрытие про-
| вода, оголяя металл. В редких случаях, при отсутствии других вариан-
I тов «самоделыцики» наматывают первичные обмотки даже монтажным
I проводом в хлорвиниловой изоляции. Его недостатки: лишний объем
1 изоляции и плохой теплоотвод.
Ж Характеристики проводов Таблица 5.1
Марка провода Класс нагревостойкости Толщина изоляции, мм Номинальный диаметр по меди, мм
> ПЭВ“1 А (105 *С) 0,023-0,085 0,02—2,44
• ПЭВ-2 А (105 °C) 0,023-0,085 0,06-2,44
: пэм-1 А (105 *С) 0,025-0,085 0,06-2,44
ПЭМ-2 А (105 °C) 0,025-0,085 0,06-2,44
( ПЭЛР-1 А (105 ’С) 0,025-0,085 0,1-2,44
> ПЭЛР-2 А (105 °C) 0,025—0,085 0,1—2,44
ПЭФЛО А (105’С) 0,06—2,1
ПЭЛБО А (105*С) 0,38—2,1
;• ПЭВТЛ-1 Е(120 *С) 0,015-0,07 0,05—1,56
: ПЭВТЛ-2 Е (120*0 0,02-0,08 0,05-1,56
* плд Е (120*0 0,18-0,2 0,39-1,3
1 пэтв В (130 *С) 0,027-0,09 0,06-2,44
f псд-л F(155 *С) 0,31—5,2
псд-т F (155*0 0,31—2,1
псдт-л F (155*0 0,31—2,1
Ц ПЭТ-155А F (155 *С) 0,03-0,09 0,31—2,1
Ж псдк Н (180*0 0,31-5,2
Ж псдк-л Н (180 *О 0,31-5,2
В псдкт Н (180*0 0,31-2,1
ж псдкт-л Н (180*0 0,31-2,1
В пэтксот С(200 “О 0,14-0,16 0,33-1,56
ж ПНЭТ-имид С (200 *С) 0,025-0,06 0,1-1,3
100
Справочник сварщика для любителей и не только...
5.3. Методика изготовления сварочного
трансформатора
Укладка первичной и вторичной обмоток
Наибольшее внимание следует уделять качеству укладки первичной
обмотки сварочного трансформатора по следующим причинам:
♦ первичная обмотка содержит большее количество витков, чем вто-
ричная;
♦ плотность ее намотки выше;
♦ первичная обмотка больше греется;
♦ находится под высоким напряжением;
♦ при межвитковом замыкании или пробое изоляции вся катушка
быстро сгорает.
Как правило, восстановить ее без разборки всей конструкции невоз-
можно.
Вторичную обмотку сварочного трансформатора необходимо нама-
тывать единым или многожильным проводом, сечение которого обеспе-
чивает необходимую плотность тока. Существует несколько способов
решения этой проблемы.
Первый способ. Использовать монолитный провод сечением 10—
24 мм2 из меди или алюминия. Такие провода прямоугольного сечения
(обычно называемые шиной) используют для промышленных свароч-
ных трансформаторов. Однако в большинстве самодельных конструк-
ций провод обмоток приходится много раз протягивать через узкие окна
магнитопровода. Но сложно это проделать 60 раз с твердым медным
проводом сечением 16 мм2. В этом случае лучше отдать предпочтение
алюминиевым проводам, которые намного мягче, да и стоят дешевле.
Второй способ. Намотать вторичную обмотку многожильным про-
водом подходящего сечения в обычной хлорвиниловой изоляцией. Он
мягкий, легко укладывается, надежно изолирован. Правда, слой син-
тетики занимает лишний объем в окнах и препятствует охлаждению.
Иногда для этих целей используют старые многожильные провода в тол-
стой резиновой изоляции, которые применяют в мощных трехфазных
кабелях. Резину легко удалить, а вместо нее провод обматывается слоем
какого-нибудь тонкого изоляционного материала.
Третий способ. Изготовить вторичную обмотку из нескольких одно-
жильных проводов — примерно таких, которыми намотана первичная
обмотка. Для этого 2—5 проводов диаметром 1,6—2,5 мм аккуратно
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
101
стянуть вместе скотчем и использовать как один многожильный. Такая
шина из нескольких проводов занимает небольшой объем и обладает
достаточной гибкостью, что облегчает ее укладку.
Совет.
Fl Если же нужный провод достать трудно, то вторичную
обмотку можно изготовить из тонких, наиболее распростра-
ненных проводов ПЭВ, ПЭЛ диаметром 0,5—0,8 мм, хотя для
этого и придется потратить час-другой.
Для начала нужно выбрать ровную поверхность, где жестко устано-
вить два колышка или крючка с расстоянием между ними равным длине
провода вторичной обмотки 20—30 м. Потом между ними протянуть без
прогиба, несколько десятков жил тонкого провода — получится один
вытянутый пучок. Далее, один из концов пучка отсоединить от опоры
и зажать в патрон электро- или ручной дрели. На небольших оборотах
весь пучок, в слегка натянутом состоянии, закручивается в единый про-
вод. После скручивания длина провода немного уменьшится. На концах
получившегося многожильного провода нужно аккуратно обжечь лак и
зачистить кончики каждого проводка отдельно, а потом надежно спаять
се вместе. После всего провод желательно изолировать, обмотав его по
сей длине слоем, например, скотча.
Для укладки обмоток, крепления провода, межрядовой изоляции,
золяции и крепления магнитопровода понадобится тонкий, крепкий
[ теплостойкий изоляционный материал. Во многих конструкциях сва-
ечных трансформаторов объем окон магнитопровода, в которые необ-
одимо укладывать несколько обмоток толстыми проводами, сильно
граничен. Поэтому в этом «жизненно важном» пространстве магнито-
ровода дорог каждый миллиметр.
Совет.
При малых размерах сердечников изоляционные материалы
должны занимать как можно меныиий объем, т. е. быть как
можно тоньше и эластичнее. Распространенную ПХВ изо-
ленту можно исключить сразу из применения на греющихся
участках СТ. Для изоляции и бандажа можно использовать
фторопластовые, стекло- и лакотканевые киперные ленты, а
между рядами — обычный скотч.
102
Справочник сварщика для любителей и не только...
Даже при незначительном перегреве ПХВ изолента становится мяг-
кой и постепенно расползается или продавливается проводами, а при
значительном перегреве плавится и пенится.
Скотч можно отнести к наиболее удобным изоляционным материа-
лам. Ведь обладая клейкой поверхностью, малой толщиной, эластично-
стью, он достаточно теплоустойчивый и крепкий. Тем более что сейчас
скотч продается почти везде на катушках различной ширины и диаме-
тров. Катушки малых диаметров отлично подходят для протяжки через
узкие окна компактных магнитопрводов. Два-три слоя скотча между
рядами провода практически не увеличивают объем катушек.
Особенности намотки обмоток
Существуют следующие правила намотки обмоток сварочного аппа-
рата.
Правило 1. Намотка должна производится по изолированному ярму
и всегда в одном направлении (например, по часовой стрелке).
Правило 2. Каждый слой обмотки изолируют слоем хлопчатобумаж-
ной изоляции (стеклоткани, электрокартона, кальки), желательно с
пропиткой бакелитовым лаком.
Правило 3. Выводы обмоток залуживают, маркируют, закрепляют
хлопчатобумажной тесьмой, а на выводы сетевой обмотки дополни-
тельно надевают хлопчатобумажный кембрик.
Правило 4. При некачественной изоляции провода намотку можно
производить в два провода, один из которых—хлопчатобумажный шнур
или хлопчатобумажная нить для рыболовства.
Правило 5. После намотки одного слоя обмотку с хлопчатобумаж-
ной нитью фиксируют клеем (или лаком), и только после его высыхания
наматывают следующийряд.
Сетевую обмотку на магнитопроводе стержневого типа можно рас-
положить двумя основными способами.
Первый способ позволяет получить более «жесткий» режим сварки.
Сетевая обмотка при этом состоит из двух одинаковых обмоток Wl, W2,
расположенных на разных сторонах сердечника, соединенных последо-
вательно и имеющих одинаковое сечение проводов. Для регулировки
выходного тока на каждой из обмоток делают отводы, которые попарно
замыкаются (рис. 5.2, а, б).
Второй способ намотки первичной (сетевой) обмотки представляет
намотку провода на одной из сторон сердечника (рис. 5.2, в, г). В этом
Рис. 5.2. Варианты намотки обмоток
случае сварочный аппарат имеет крутопадающую характеристику, варит
«мягко», длина дуги меньше влияет на величину сварочного тока, а сле-
довательно, и на качество сварки.
1ВВВ Совет.
[hrjl После намотки первичной обмотки сварочный аппарат необ-
ходимо проверить на наличие короткозамкнутых витков и
правильность выбранного числа витков.
Сварочный трансформатор следует включать в сеть через плавкий
! предохранитель (4—6 А) или автомат и, если есть, амперметр перемен-
ного тока.
Внимание.
Если предохранитель сгорает или сильно греется — это явный
признак короткозамкнутого витка. В этом случае первичную
обмотку необходимо перемотать, обратив особое внимание на
качество изоляции. Если сварочный аппарат сильно гудит, а
потребляемый ток превышает 2—3 А, то это означает, что
число витков первичной обмотки занижено и необходимо под-
мотать еще некоторое количество витков.
Вывод.
Исправный сварочный аппарат должен потреблять ток на
холостом ходу не более 1—1,5 А, не греться и сильно не гудеть.
if Вторичную обмотку сварочного аппарата всегда наматывают на
{двух сторонах сердечника. По первому способу намотки вторичная
|обмотка состоит из двух одинаковых половин, включенных для повыше-
1ния устойчивости дуги встречно-параллельно (рис. 5.2, б). В этом случае
104
Справочник сварщика для любителей и не только...
сечение провода можно взять несколько меньше, то есть 15—20 мм2. При
намотке вторичной обмотки по второму способу, вначале на свободной
от обмоток стороне сердечника наматывается 60—65 % от общего числа
ее витков.
Эта обмотка служит, в основном, для поджога дуги, а во время сварки,
за счет резкого увеличения рассеивания магнитного потока, напряже-
ние на ней падает на 80—90 %. Остальное количество витков вторич-
ной обмотки в виде дополнительной сварочной обмотки W2 наматыва-
ется поверх первичной. Являясь силовой, она поддерживает в требуе-
мых пределах напряжение сварки, а, следовательно, и сварочный ток.
Напряжение на ней падает в режиме сварки на 20—25 % относительно
напряжения холостого хода.
Намотку обмоток сварочного аппарата на сердечнике тороидаль-
ного типа можно также произвести несколькими способами (рис. 53).
Рис. 5.3. Варианты намотки обмоток на сердечнике тороидального типа
Переключение обмоток в сварочных аппаратах проще сделать с помо-
щью медных наконечников и клемм. Медные наконечники в домашних
условиях можно изготовить из медных трубок подходящего диаметра
длиной 25—30 мм, закрепив в них провода опрессовкой или пайкой. При
сварке в различных условиях (сильная или слаботочная сеть, длинный
или короткий подводящий кабель, его сечение и т. д.) переключением
обмоток настраивают сварочный аппарат на оптимальный режим сварки,
и далее переключатель можно установить в нейтральное положение.
Магнитопровод
Магнитопровод— самый важный элемент сварочного трансформа-
тора. Как правило, для самоделок используются магнитопроводы ста-
рых электроприборов, которые, до того, ничего общего со сварочными
трансформаторами не имели:
♦ крупные трансформаторы;
♦ автотрансформаторы (ЛАТРы);
♦ электродвигатели.
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
105
Наиболее важным параметром магнитопровода является его площадь
поперечного сечения (S), по которому циркулирует поток магнитного
поля. Для изготовления СТ подходят магнитопроводы с площадью сече-
ния 25—60 см2 (чаще 30—50 см2).
Правило.
Чем больше сечение магнитопровода, тем больший поток смо-
жет он передавать, тем большим запасом мощности обладает
трансформатор и тем меньшее количество витков содержат
его обмотки.
Оптимальная площадь сечения магнитопровода, когда сварочный
трансформатор средней мощности обладает лучшими характеристи-
ками, — 30 см2.
Существуют стандартные методики расчета параметров магнито-
провода и обмоток для схем сварочных трансформаторов промышлен-
ного изготовления. Однако для самоделок эти методики практически
непригодны, ведь расчет согласно стандартной методике ведется для
заданной мощности сварочного трансформатора, причем только в един-
ственном варианте.
Для нее отдельно рассчитывают оптимальное значение сечения маг-
нитопровода и количество витков только для него. На самом деле, пло-
щадь сечения магнитопровода для той же мощности может находиться в
весьма широких пределах. Связи между произвольным сечением и вит-
ками в стандартных формулах нет.
Для самодельных сварочных трансформаторов обычно используют
любые магнитопроводы, и понятно, что найти сердечник с «идеаль-
ными» параметрами стандартных методик практически невозможно. На
практике приходится подбирать витки обмоток под существующий маг-
нитопровод, выставляя тем самым требуемую мощность.
Мощность сварочного трансформатора зависит от ряда параметров,
учесть которые в полной мере в обычных условиях невозможно. Однако
важнейшими среди них являются:
♦ количество витков первичной обмотки;
♦ площадь сечения магнитопровода.
Другие факторы:
♦ КПД;
♦ напряжение вторичной обмотки;
♦ напряжение питания в сети.
106
Справочник сварщика для любителей и не только...
5.4. Отработанный вариант расчета
и создания сварочного трансформатора
Базовые расчеты
Перед началом работы необходимо выяснить максимальный диаметр
электродов для сварки. От максимального диаметра применяемых элек-
тродов будет зависеть мощность СТ [24].
5
Внимание.
Так как сварка будет вестись на переменном токе, то потре-
буются электроды для переменного тока.
Шаг 1. Определяем сварочный ток, т. е. ток во вторичной обмотке
СТ по максимальному диаметру применяемого электрода:
12 = 3°Дэ>
где 12 — ток во вторичной обмотке W2 СТ, А; 30 — плотность тока, А;
Дэ — диаметр электрода.
Шаг 2. Определяем сечение провода (мм2) вторичной обмотки СТ:
sw2 = VL,
где 1^ — плотность тока, А/мм2
(для алюминия 2,5 А/мм2, для меди 5 А/мм2).
Шаг 3. Определяем мощность сварочного трансформатора (Вт):
Рст = I2U2,
где U2 — напряжение вторичной обмотки W2, В.
Для однофазного СТ оптимальное напряжение U2 = 50 В.
Шаг 4. Расчитываем поперечное сечение магнитопровода сварочного
трансформатора, см2:
S..p = (PJ1/2-
Шаг 5. Расчитываем количество витков на 1 В:
N = K/SMar,
где К — коэффициент (45).
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
107
Шаг 6. Определяем ток в первичной обмотке Wj сварочного транс-
форматора:
lx = Р c/Up
где U, — напряжение сети (обычно 220 В).
Шаг 7. Расчитываем сечение провода первичной обмотки Wt:
SW = 1,Д .
1 г пл
Шаг 8. Определяем количество витков первичной обмотки W2:
n, = NUr
Шаг 9. Определяем количество витков вторичной обмотки W2:
п2 = l,05NU2,
где U2 — напряжение на вторичной обмотка W2;
коэфициент 1,05 — увеличение витков с учетом потерь на 5 %.
Выбор магнитопровода
В качестве магнитопровода рекомендую применить набор пластин
из трансформаторной стали, собранных по П-образной форме, магнито-
проводы, намотанные из трансформаторной стальной ленты (тороиды),
статоры асинхронных двигателей из Ш-образной трансформаторной
стали и т. д.
Но самые лучшие характеристики сварочного трансформатора полу-
чают на магнитопроводах, собранных из пластин трансформаторной
стали по форме прямоугольного «О», так называемые двухстержневые
магнитопроводы.
Расположение половин первичной и вторичной обмоток на двух
стержнях магнитопровода также способствует крутопадающей характе-
ристике сварочного тока.
Принципиальная схема сварочного трансформатора
и ее реализация
Первичную обмотку (рис. 5.4) ССТ следует намотать из двух катушек,
которые нужно расположть на двух стержнях магнитопровода и соеди-
нить последовательно (наматать в одну сторону и соединить начало с
началом или конец с концом).
108
Справочник сварщика для любителей и не только...
-220 В
Сварочная сеть
Рис. 5.4. Принципиальная схема сварочного трансформатора
На каждую катушку первичной обмотки наматать половину рас-
счетных витков первичной обмотки. Так как одна катушка первичной
обмотки будет секционирована (для увеличения или уменьшения сва-
рочного тока), то количество витков необходимо рассчитывать по напря-
жениям, указанным на схеме.
Вторичную обмотку также следует наматать на двух катушках, кото-
рые содержат по половине витков вторичной обмотки, и соединить
последовательно. На одном стержне магнитопровода расположть одну
катушку первичной обмотки и одну катушку вторичной обмотки. Также
следует расположить катушки на втором стержне.
Внимание.
При сборке сварочного трансформатора необходимо устанав-
ливать катушки таким образом, чтобы направление намотки
совпадало на обоих стержнях, тогда проще делать соединения
катушек.
Катушки первичной обмотки можно наматывать проводом круглого
или прямоугольного сечения. Катушки вторичной обмотки обычно
наматывают проводом прямоугольного сечения. Провод может быть как
медный, так и алюминиевый.
Намотанные катушки необходимо пропитать пропиточным лаком и
высушить в специальной печи.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
109
§
Совет.
Если вы собираетесь мотать катушки в домашних условиях
проводом в бумажной изоляции, то каждый слой катушки
необходимо покрасить нитроэмалевой краской или лаком воз-
душной сушки.
Если у вас имеется прямоугольный алюминиевый провод на вторич-
ную обмотку в бумажной изоляции, то бумажную изоляцию необходимо
удалить. Вместо нее нужно намотать новую изоляцию с помощью эска-
поновой, стеклослюдяной или, в крайнем случае, тафтянной или кипер-
ной ленты.
Внимание.
Последние две изоляции необходимо пропитать лаком, краской.
Катушки должны иметь хорошую корпусную изоляцию и быть
орошо закреплены на стержнях с помощью деревянных клиньев. Ка-
ушки на стержнях нужно расположить вплотную друг к другу. Окно
[агнитопровода должно быть таким, чтобы катушки, расположенные
а противоположных стержнях, не касались друг друга. Длину провода
атушки можно определить, замерив среднюю длину витка катушки и
множив на количество витков катушки.
5.5. Переоборудование трансформаторов
в сварочные
Сварочные трансформаторы можно получить, переоборудовав гото-
ые трансформаторы различного назначения [22]. Подойдут мощные
рансформаторы, применяемые для создания сетей с напряжением
36—40 В. Такое напряжение применяют обычно в местах с повышенной
пожароопасностью, влажностью и для других нужд.
Для этих целей используют разные типы трансформаторов разных
мощностей, включаемых в 220, 380 В по одно- или трехфазной схеме.
Наиболее мощные из переносных типов имеют, как правило, мощность
до 2,5 кВА.
110
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
Провод и железо таких трансформаторов подбирают по мощ-
ности из расчета работы в длительном режиме (плотность
тока 2—4 А/мм2), поэтому они имеют значительные сечения.
В режиме дуговой сварки трансформатор способен развивать
мощность в несколько раз выше номинальной, а его провод пере-
носит кратковременные перегрузки тока.
Если вы имеете мощный однофазный трансформатор с клеммами
для включения на 220/380 В и выход 36 В (возможно 12 В), то проблем с
его подключением нет. Возможно, придется домотать несколько витков
вторичной обмотки для повышения выходного напряжения. Подходят
трансформаторы с диаметром провода первичной обмотки около
02 мм, имеющие плрщадь магнитопровода до 60 см2.
Существуют трансформаторы на напряжение 36 В, предназначенные
для включения в трехфазную сеть 380 В. Для переоборудования хорошо
подходят трансформаторы мощностью 2,5 кВА.
Внимание.
Трансформаторы мощностью 1,25 и 1,5 кВА можно использо-
вать только в кратковременном режиме, так как их обмотки
при значительных перегрузках быстро перегреваются.
Для использования трехфазных трансформаторов от однофазной
сети 220 В, их обмотки необходимо соединить между собой по-другому.
Тогда при стабильном напряжении в сети мощности полученного СТ
будет достаточно для работы электродом 04 мм. Изготовлены трех-
фазные трансформаторы на Ш-образном магнитопроводе с сечением
одного плеча не менее 25 см2 (рис. 5.5).
Рис. 5.5. Трехфазные трансформаторы на Ш-образном магнитопроводе
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
111
На каждом плече намотано по две обмотки:
♦ первичная внутри;
♦ вторичная поверх первичной.
Таким образом, трансформатор имеет шесть обмоток. Алгоритм
работы таков.
Шаг 1. Отключить обмотки от предыдущей схемы и найти начало и
конец каждой. Катушки среднего плеча в данном случае не понадобятся
вообще — работать будут только обмотки на крайних плечах.
Шаг 2. Две первичные обмотки с крайних плеч соединить между
собой параллельно. Ввиду того, что магнитный поток должен циркули-
ровать в магнитопроводе в одном направлении, то катушки на противо-
положных плечах должны создавать потоки в противоположные сто-
роны относительно, например, оси центрального плеча:
♦ одна вверх;
♦ другая вниз.
Так как катушки намотаны одинаково, то токи в них должны течь в
противоположных направлениях. Значит, параллельно соединять их
i нужно разными концами: начало 1-й соединить с концом 2-й, конец 1-й
‘ с началом 2-й (рис. 5.6).
----------------------0
Рис. 5.6. Схема соединения обмоток сварочного трансформатора
: Шаг 3. Вторичные обмотки соединить последовательно между собой
концами либо началами (рис. 5.6).
Шаг 4. Проверка. Если обмотки подключены правильно, то выходное
напряжение холостого хода должно не намного превышать 50 В.
Трансформаторы данного типа часто встроены в удобный металли-
ческий корпус с ручками и откидной крышкой. Переоборудование их в
сварочные аппараты весьма распространено.
Большинство промышленных однофазных сварочных трасформато-
i ров изготовлены по П-образной схеме, магнитопровод которых собран
i из набора прямоугольных пластинок соответствующей длины и ширины.
112
Справочник сварщика для любителей и не только...
а б
Рис. 5.7. Варианты расположения обмоток на П-образном магнитопроводе:
а — трансформатор обладает большим КПД; б — трансформатор легче в изготовлении
Обмотки на П-образном магнитопроводе можно располагать по двум
вариантам:
♦ вариант 1 (рис. 5.7, а) — трансформатор обладает большим КПД;
♦ вариант 2 (рис. 5.7, б) — трансформатор легче изготовить, а потом
в случае необходимости добавить или убрать какое-то количество
витков в уже собранном трансформаторе.
Во втором случае трансформатор легче ремонтировать, так как сго-
рает только одна обмотка, а вторая обычно остается целой. При исполь-
зовании схемы (рис. 5.7, а) при возгорании одной обмотки всегда обу-
гливается и вторая.
5.6. Изготовление сварочного трансформатора
на П-образном магнитопроводе
Сварочный трансформатор на П-образном магнитопроводе легко
изготовить самостоятельно, если есть подходящие пластинки из транс-
форматорного железа [22]. Обмотки следует намотать отдельно на кар-
кас, а потом установить на собираемый магнитопровод.
Проще всего увидеть, как собран П-образный магнитопровод, если
разобрать небольшой трансформатор аналогичной конструкции. В
больших трансформаторах пластины устанавливают не через одну, а
пакетами по 3—4 штуки, так быстрее.
Магнитопровод для сварочного трансформатора можно использо-
вать, например, от П-образных трансформаторов, снятых со старого
оборудования, если у них достаточны объем окна и сечение магнитопро-
вода. Но, как правило, большинство приборных трансформаторов обла-
дают ограниченными размерами.
(Tiaea 5. Как самому создать сварочный трансформатор
113
Имеет смысл собрать из двух одинаковых трансформаторов
один магнитопровод, увеличив, таким образом, площадь сечения.
Увеличение сечения магнитопровода дает выигрыш в витках: их теперь
придется наматывать значительно меньше. А чем меньше витков, тем в
меньшее по объему окно можно установить обмотки. Разумный предел
50—60 см2.
5.7. Изготовление сварочного трансформатора
на Ш-образном магнитопроводе
Сварочный трансформатор можно изготовить на Ш-образном магни-
топроводе при условии, что в его окна поместится нужное количество
витков толстых обмоточных проводов [22]. Так, Игорь Зубаль (Киев)
изг'отовил сварочный трансформатор из магнитопроводов двух одинако-
вых Ш-образных трансформаторов:
♦ с внешними размерами Ш-образной пластинки 122x182 мм;
♦ с размерами окна 31x90 мм.
Площадь сечения сложенного из набора пластин от двух трансфор-
маторов магнитопровода превысила 60 см2, что дало возможность до
-минимума снизить число витков его обмоток. Впритык вошла первич-
ная обмотка из 176 витков провода 01,68 мм и вторичная в два про-
хода 02,5 мм с выходным напряжением 46 В. При сетевом напряжении
’235 В сварочный трансформатор развил ток дуги 160 А, хотя сильно
[Грелся при этом.
[ Как правило, сложенные из пластин сердечники промышленных
^трансформаторов можно легко разобрать: снять старые провода и намо-
|тать новые обмотки несложно.
Совет.
Иногда имеет смысл сначала установить на Ш-образный магни-
топровод вторичную обмотку (низкого напряжения), а поверх
нее — первичную (высокого напряжения). Характеристики сва-
рочного трансформатора от этого не ухудшаются, но зато
удается избежать многих проблем.
Количество витков вторичной обмотки может быть весьма приблизи-
тельным, ориентированным на 40—60 В. Подбирать же, подстраивая СТ
114
Справочник сварщика для любителей и не только...
под нужную мощность, придется количество витков первичной обмотки.
Рассчитав и уложив сначала обмотку низкого напряжения, ориентиру-
ясь примерно на 50 В, потом можно всегда снять или добавить опреде-
ленное количество витков с верхней первичной обмотки уже готового
сварочного трансформатора.
Для стационарных промышленных трансформаторов никогда не
используются предельные возможности ни железа, ни обмоточных про-
водов— все делается с запасом. Провода часто имеют значительные
сечения, так как рассчитаны на плотность тока в 3—4 раза меньше, чем
допустимая для СТ. Очень часто большие трансформаторы имеют много
вторичных обмоток, рассчитанных на разные напряжения и мощности.
Первичная обмотка в трансформаторе всегда одна, и ее провод рас-
считан на полную мощность. В этом случае можно:
♦ оставить первичную обмотку полностью или частично отмотать;
♦ все вторичные обмотки снять;
♦ намотать на их место одну обмотку, но толстым проводом.
Если же первичная обмотка непригодна, а сам магнитопровод под-
ходит для изготовления сварочного трансформатора, то придется намо-
тать все обмотки.
В оборудовании чаще используются невысокие напряжения — 12 В
и 27 В. Поэтому мощные, намотанные толстым проводом трансформа-
торы могут иметь выход 2x12 В, 27 В и другие, которые явно недоста-
точны для применения в качестве сварочного трансформатора.
Совет.
Если имеется два трансформатора на низкое напряжение,
то их можно объединить, не переделывая, в один сварочный.
Для этого первичные обмотки нужно включить параллельно, а
вторичные обмотки соединить последовательно. При этом их
напряжения суммируются.
Может оказаться, что такой объединенный сварочный трансформа-
тор будет обладать плохой, близкой к жесткой характеристикой. Для
исправления характеристики необходимо включить в цепь вторичной
обмотки, последовательно с дугой, балластное сопротивление — отре-
зок нихромовой или другой высокоомной проволоки. Обладая сопро-
тивлением порядка сотых долей ома, она несколько уменьшит мощность
сварочного трансформатора, зато позволит работать в ручном режиме.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор 115
5.8. Изготовление сварочного трансформатора
из электродвигателя
| Сложности при использовании электродвигателя
|Идея производить трансформаторы из статоров электродвигателей
практиковалась давно и пользовалась популярностью среди домашних
мастеров [64]. Но часто результаты у домашних мастеров были весьма
далеки от расчетных. А причиной тому — недостаток знаний в электро-
технике, да и журналы публиковали материал, скрывая все подводные
течения. Поэтому такие конструкции часто приводили к выходу из строя
электропроводки и даже электросчетчиков. Идею этого трансформатора
предложил в сети Интернет Саня [64], фамилия которого не сообщается.
Выбор электродвигателя
Очень важно правильно выбрать электродвигатель. Из наиболее рас-
пространенных серий 2А и 4А предпочтение следует отдать первым.
'Ведь у них больше окно магнитопровода, соответственно, и мотать будет
легче. В крайнем случае можно выбрать и двигатель 4А.
Совет.
Пакет магнитопровода двигателя 4А рекомендую для облегче-
ния работы разделить на две части. Иначе обмотки, могут не
поместиться в окно. И затем намотать их по отдельности и
соединять последовательно.
И Примечание.
Обмотки, ротор, корпус статора не используются. Из всего
электродвигателя используется только магнитопровод.
К Поэтому название «трансформатор из электродвигателя» не
I совсем точно отражает суть.
I Какой мощности выбрать двигатель серии 2А? Рекомендую от 7 до
115 кВт.
г Дальше надо добыть статор, например, купить в пунктах сбора метал-
лолома. Они уже очищены от проводов и, как правило, раскалываются
йПосле 5—6 ударов кувалды.
116
Справочник сварщика для любителей и не только...
Но двигатели, прошедшие ремонт, заливают лаком, поэтому корпус
может не отделиться от пакета железа. Да и корпус может оказаться
алюминиевым. Поэтому придется придется отжечь весь статор.
Отделение магнитопровода от корпуса
Для отжига надо поставить статор «на попа» и подложить под него
пару кирпичей. Внутреннюю полость заполнить дровами и поджечь.
Часа через два без особого труда сможете отделить магнитопровод от
корпуса. Из алюминиевых корпусов железо само выпадает в процессе
прожарки.
Точно также удаляются и провода. После термообработки они легко
вынимаются из пазов статора. В результате всего этого получается
чистый магнитопровод, показанный на рис. 5.8.
Затем необходимо снять размеры, как показано на рис. 5.8.
Пакет трансформаторного железа (магнитопровод)
Рис. 5.8. Комплект трансформаторного железа (магнитопровод)
Обработка магнитопровода
Магнитопровод необходимо пропитать жидким масляным лаком.
Затем высушить, используя подогрев. Это необходимо сделать для того,
чтобы, после удаления стяжных накладок, пакет не рассыпался. Как пра-
вило, накладок от четырех и более штук. На мощных электродвигателях
они еще и проварены электросваркой по бокам.
Надо удалить не только накладки, но и проваренный металл. Делается
это при помощи болгарки, шлифмашинки или фрезерного станка.
Все это делается потому, что магнитный поток в будущем трансфор-
маторе будет распространяться иначе, чем в электродвигателе. А эти
накладки будут представлять собой короткозамкнутые витки и соответ-
ственно забирать львиную долю мощности и вызывать нагрев.
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
117
В Я Правило.
Отсутствие короткозамкнутых витков на магнитопроводе.
Их не должно быть ни в самой конструкции трансформатора,
ни в его креплении к корпусу.
Электромагнитные параметры такого железа чаще всего неизвестны,
но их с достаточной точностью можно определить экспериментально.
После удаления накладок и следов электросварки, необходимо выре-
зать из картона или прессшпана две торцевые накладки (см. рис. 5.9)
и две картонные гильзы. Одну — для внешней стороны, другую — для
внутренней. Сначала установить торцовые накладки, а затем внешнюю
[й внутреннюю гильзы. Далее все это нужно обматать киперной; тафтя-
НОЙ ИЛИ
стеклолентой,
и снова припитать лаком и высушить.
Торцовой изолятор.
Рис. 5.9. Внешний вид торцевого изолятора
Теперь тороидальный магнитопровод готов к тому, чтобы стать
[стоящим трансформатором. Провод для намотки может быть в х/б
|и стеклоэмалевой изоляции, можно и в бумажной.
Расчеты трансформатора
Для продолжения изготовления трансформатора необходимо произ-
ести расчеты. Для первичной обмотки достаточен провод диаметром
—2,5 мм, для вторичной обмотки подойдет шина 8x4 мм длиной около
О м (зависит от железа). Это вариант для использования медного про-
ода. Для алюминиевого провода сечение нужно взять на 15 % больше.
1е путайте сечение с диаметром.
Шаг 1. Количество витков на один вольт определяется по формуле
Nv = 48/(axB),
де (ахв) — площадь в квадратных сантиметрах.
118
Справочник сварщика для любителей и не только...
Напряжение для первичной обмотки следует выбрать 210 В (220 В
сядет под нагрузкой до этой величины).
Шаг 2. Количество витков для первичной обмотки:
N, = 210xNv.
Шаг 3. На первичной обмотке необходимо сделать отводы через каж-
дые 10 В, начиная со 180 В:
♦ 180 В;
♦ 190 В;
♦ 200 В.
Это пригодится при работе в случае низкого напряжения в сети.
Для вторичной обмотки напряжение составляет 55—65 В на холостом
ходу (условие для стабильности дуги). Количество витков рассчитыва-
ется так же, как для первичной обмотки.
Совет.
Если используется статор от двигателя 4А, то коэффициент
48 можно уменьшить до 46.
Намотка трансформатора
А где сейчас можно взять провод для трансформатора? Сегодня про-
вод можно найти там, где с ним работают. У нас это местные электро-
сети и локомотивное депо.
Совет.
№гц Удвойте цену на этот цветмет в два раза от цены метал-
лолома, и для вас всегда подберут сгоревшую или пробитую
катушку от масляного трансформатора.
В такой катушке всегда найдется кусок целого провода, который и
идет в дело. Провод можно заказать и в магазине электротоваров. Но
себестоимость такого изделия будет выше в разы, чем произведенного
из утиля.
Итак, после расчетов и прибретения провода можно начинать нама-
тывать. Вначале первичную обмотку, затем вторичную.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
119
g
Совет.
Мотать следует виток к витку, а не внавал. Это придаст
более высокую индуктивность обмоткам и оптимизирует
режим работы трансформатора.
Для намотки понадобится помощник. Мотать шиной на тор — про-
цесс трудоемкий, особенн'о если у вас нет круглого челнока. Поэтому
упростить процесс можно следующим образом. Шину надо запустить в
тор, примерно на половину длины. И потом мотать от середины к концу
провода. Сначала одну часть шины, затем другую. Иначе голова закру-
жится бегать туда сюда. Выводы следует фиксировать киперной лентой
(рис. 5.10).
После того как процесс намотки окончен, трансформатор следует
вновь пропитать лаком. И хорошенько высушить. На это следует обра-
тить особое внимание. Может получиться так, что сухой на ощупь
(Трансформатор, будучи подключенным к сети, на холостом ходу начнет
дымиться. Это значит, что замкнула первичная обмотка. Дело в том, что
Под действием сильного магнитного поля некоторые растворители (вхо-
дящие в состав лака) начинают проводить ток. Даже если вы испытали •
I
Материал: текстолит, шифер
Рис. 5.11. Внешний вид собранного трансформатора
120
Справочник сварщика для любителей и не только...
лак мегомметром перед употреблением. Поэтому сушить лучше на горя-
чую, в шкафу, или подать на обмотку, для нагрева, постоянный ток низ-
кого напряжения.
Дальше трансформатор собирается, как показано на рис. 5.11.
Корпус делать из металла не следует, лучше использовать пластиковый.
Помните о короткозамкнутых витках.
Использование изготовленного трансформатора
Если все выполнить тщательно, то аппарат будет варить электро-
дом № 4 и резать электродом № 3, работая от домашней розетки 220 В
50 Гц. Пробки (автоматы) на электросчетчик на время работы следует
поставить 16 А.
Аппарат потребляет во время работы около 10 А. То есть так же, как
чайник TEFAL. С электродом № 3 трансформатор вообще не греется,
а с электродом № 4 нужно сжечь непрерывно штук десять, чтобы он
нагрелся до 50 °C. Но если квартирный электросчетчик пятиамперный,
то не жгите больше трех—четырех электродов № 4 подряд.
5.9. Изготовление сварочного трансформатора
на магнитопроводе из статора асинхронного
трехфазного электродвигателя
Требования к двигателю
Статор крупного асинхронного трехфазного электродвигателя —
распространенный источник получения хороших магнитопроводов для
сварочных трансформаторов [22]. Асинхронные электродвигатели наи-
более распространены в промышленности и оборудовании среди других
типов моторов.
Внимание.
Для изготовления сварочного трансформатора подходят дви-
гатели мощностью более 4 кВт.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
121
f Устройство электродвигателя
№
& . Электродвигатель состоит из вращающегося на валу ротора и непод-
, i вижного статора, впрессованного в металлический корпус мотора.
Соединяется все это двумя боковыми крышками, стянутыми между
, собой шпильками.
Внимание.
Для создания сварочного трансформатора интерес представ-
ляет только статор.
Статор состоит из набора пластин железа — магнитопровода круглой
формы с установленными на нем обмотками. Форма магнитопровода
атора не совсем кольцевая. С внутренней стороны у него есть про-
ольные пазы, в которые и уложены обмотки двигателя.
У различных марок двигателей даже одинаковой мощности могут
Быть статоры с различными геометрическими размерами.
* Совет.
Для изготовления сварочного трансформатора лучше под-
ходят те статоры, у которых диаметр корпуса побольше, а
длина, соответственно, меньше.
Освобождение кольца магнитопровода
L Самая важная для нас часть в статоре — кольцо магнитопровода, все
Остальное только мешает. Магнитопровод запрессован в чугунный или
Влюминиевый корпус двигателя. В пазы магнитопровода плотно уло-
жены провода, которые необходимо удалить.
I Сделать это лучше, когда статор находится еще запрессованным в
корпусе! Для этого:
I ♦ с одной стороны статора все выходы обмоток обрубить под торец
острым зубилом;
♦ с противоположной стороны провод обрезать не следует (там об-
мотки образуют что-то вроде петель, за которые можно будет вы-
тянуть оставшиеся провода);
> ♦ с помощью монтировки или мощной отвертки изгибы петель про-
вода вытащить по несколько проводков за один раз (торец корпуса
двигателя при этом служит упором, создавая рычаг).
122
jlO
Справочник сварщика для любителей и не только...
Совет.
Провода выходят легче, если их сначала обжечь. Обжигать
можно паяльной лампой, направляя струю строго вдоль паза.
Здесь надо следить, чтобы не перегреть железо статора, иначе
оно потеряет свои электротехнические качества.
Металлический корпус потом легко разрушить — несколько ударов
хорошего молотка, и он расколется — главное в этом не перестараться.
При удалении корпуса сразу надо обратить внимание на способ скрепле-
ния набора пластин магнитопровода. Пластины могут быть скреплены
между собой по одному из вариантов:
♦ в единый пакет;
♦ просто уложены в корпус и зажаты с торца стопорной шайбой.
Внимание.
В последнем случае при удалении обмоток и разрушении кор-
пуса нескрепленный магнитопровод рассыплется на пластинки.
Чтобы этого не произошло, еще до полного разрушения корпуса
пакет пластин необходимо скрепить воедино.
Их можно стянуть шпильками сквозь пазы или потом проварить про-
дольными швами, но только с внешней стороны, хотя последнее и менее
желательно, так как увеличатся паразитные токи Фуко.
Если кольцо магнитопровода двигателя скреплено и отделено от
обмоток и корпуса, то оно плотно изолируется, как обычно.
Внимание.
В ряде источников рекомендуется оставшиеся пазы обмоток
набить железом, якобы для увеличения площади магнитопро-
вода. Делать этого ни в коем случае нельзя, иначе свойства
трансформатора резко ухудшатся. Он начнет потреблять
непомерный ток, а его магнитопровод будет сильно греться
даже в режиме холостого хода.
Кольцо статора имеет внушительные размеры (внутренний диаметр
порядка 150 мм). В такое кольцо статора можно уложить провод зна-
чительного сечения, не беспокоясь о запасе места. Площадь попереч-
ного сечения этого магнитопровода периодически меняется по длине
кольца из-за пазов: внутри паза ее значение намного меньше. Именно
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
123
Рис. 5.12. Особенности кольца статора
на это меньшее значение и следует ориентироваться при расчете коли-
чества витков первичной обмотки (рис. 5.12).
Реальный пример изготовленного трансформатора
Рассмотрим реальный пример по созданию сварочного трансформа-
ора, изготовленного из статора электродвигателя. Для него использо-
ался асинхронный двигатель со следующими характеристиками:
♦ мощность 4,18 кВА;
♦ внутренний диаметр кольца магнитопровода — 150 мм;
♦ внешний диаметр кольца магнитопровода — 240 мм;
♦ высота кольца-магнитопровода —122 мм;
♦ эффективная площадь сечения магнитопровода — 29 см2.
Набор пластин магнитопровода изначально был не скреплен, поэ-
ому его пришлось проварить продольными швами по внешней стороне
ольца. Каких-либо явно выраженных отрицательных последствий, свя-
нных с токами Фуко, в данном случае сварные швы не вызвали.
Первичная обмотка тороидального сварочного трансформатора
<еет 315 витков медного провода диаметра 2,2 мм. Вторичная обмотка
^считана на напряжение 50 В. Первичная обмотка намотана в два с
1Шним слоя, вторичная уложена на 3/4 длины кольца. Сварочный транс-
эрматор в дуговом режиме развивает ток прядка 180—200 А при напря-
гнии питания 230 В.
Совет.
Щ При намотке вторичной обмотки тороидального сварочного
трансформатора ее желательно укладывать так, чтобы она
не перекрывала последнею часть первичной. В этом случае пер-
вичную обмотку всегда можно будет домотать или отмотать
при окончательной настройке сварочного трансформатора.
124
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 5.13. Сварочный трансформатор с обмотками,
разнесенными на разные плечи
Такой трансформатор можно намотать и с разнесенными на разные
плечи обмотками (рис. 5.13). В этом случае можно всегда иметь доступ к
каждой из них.
5.10. Изготовление сварочного трансформатора
из телевизионных трансформаторов
Применяемые материалы
У всех описанных выше конструкций сварочных трансформаторов
есть общие недостатки:
♦ необходимость мотать провод, каждый раз протягивая витки че-
рез окно;
♦ дефицит материала магнитопровода [22].
Поэтому Игорь Зубаль из Киева разработал и изготовил сварочный
трансформатор собственной конструкции, не требующий дефицитных
материалов. Он не имеет указанных недостатков и может быть легко
реализован в домашних условиях. В качестве исходного материала для
данной конструкции используется очень распространенный материал —
части от телевизионных трансформаторов.
В старых отечественных цветных телевизорах использовались круп-
ные, увесистые сетевые трансформаторы: в основном ТС-270, ТС-310,
СТ-270. Эти трансформаторы имеют ПСГ-образные магнитопроводы, их
легко разобрать, отвинтив всего-то две гайки на стягивающих шпильках,
и магнитопровод распадается на две половинки.
Сечение магнитопровода составляет:
♦ 10 см2 у более старых трансформаторов ТС-270, ТС-310 (размеры
2x5 см);
♦ 11,25 см2 у более новых СТ-270 ( размер 2,5x4,5 см).
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
125
При этом ширина окна у старых трансформаторов на несколько мил-
лиметров больше. Более старые трансформаторы мотались еще медью,
из их первичных обмоток может пригодиться провод 00,8 мм. Новые же
намотаны алюминием, и взять из них, к сожалению, больше нечего.
Сегодня такие трансформаторы в массовом порядке перекочевы-
вает на свалки, поэтому проблемы с их приобретением вряд ли воз-
никнут. Несколько старых или сгоревших трансформаторов можно
недорого купить практически в любой телеремонтной мастерской. Вот
их-то магнитопроводы вместе с их же каркасами при незначительных
переделках можно использовать для изготовления сварочного транс-
форматора.
Изготовление магнитопровода
Для изготовления сварочного трансформатора понадобиться три
одинаковых трансформатора от телевизоров, при этом суммарная пло-
щадь их объедненного магнитопровода будет ровняться 30—34 см2.
Необходимо будет соединить между собой трансформаторы, как пока-
зано на рис. 5.14.
. Три отдельных Пи-образных сердечника соединить торцами друг
:к другу и стянуть их хомутами-каркасами. При этом выступающие за
[торец части металлических каркасов необходимо подрезать:
I ♦ на центральном магнитопроводе — с обеих сторон;
s ♦ у боковых — лишь с одной, внутренней стороны.
' В результате получается единый магнитопровод большого сечения,
который можно легко собрать и разобрать.
Рис. 5.14. Внешний вид и вариант соединения обмоток
телевизионных трансформаторов
126
Справочник сварщика для любителей и не только...
Совет.
При разборке телевизионных трансформаторов необходимо
сразу обозначить сопрягаемые на них стороны магнитопрово-
дов для того, чтобы при сборке не перепутать половинки раз-
ных сердечников, и они состыковались точно в том же положе-
нии, что и были собраны на заводе.
Объем окна получившегося магнитопровода позволяет использо-
вать:
♦ для первичной обмотки провод до 01,5 мм;
♦ для вторичной обмотки шину прямоугольного сечения 10 мм2 или
многожильный провод, изготовленный из пучка тонких проводов
(00,6—0,8 мм) того же сечения.
Это, конечно, маловато как для полноценного СТ, однако оправ-
дывает себя в случае непродолжительных работ, учитывая невысокие
затраты на изготовление данной конструкции.
При сборке магнитопровода особое внимание следует уделить
надежности крепления и плотности прилегания отдельных половинок
Пи-образного сердечника. Как уже говорилось, сопрягаемые поло-
винки магнитопровода должны быть от одних и тех же трансформато-
ров и устанавливаться теми же сторонами, что и на заводе. Под гайки
стягивающих шпилек обязательно нужно подложить шайбы большого
диаметра и гровера.
Намотка обмоток
Обмотки следует наматывать на картонных каркасах отдельно от маг-
нитопровода. Картонный каркас можно изготовить из пары родных кар-
касов трансформатора так:
♦ выкинуть из них с одной узкой стороны боковые щечки;
♦ широкие щечки склеить между собой с помощью дополнительных
полос жесткого картона.
Совет.
При намотке внутрь картонных каркасов обязательно надо
плотно вложить несколько обрезков деревянных дощечек,
но только не одну, иначе ее ужмет обмотка и она не выйдет
обратно.
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
127
Рис. 5.15. Методика намотки сварочного трансформатора,
обеспечивающая вентиляцию обмоток
Обмотки необходимо укладывать виток к витку, как можно плотнее.
С внешней стороны, после первого слоя провода и далее через каждые
два, необходимо вставлять деревянные вставки (рис. 5.15), чтобы обе-
спечить зазоры и вентиляцию обмоток.
Вторичную обмотку лучше всего изготовить из шины прямоугольного
речения 10 мм2, так она займет наименьший объем. В случае многожильного
^провода вторичной обмотки может оказаться, что она не влезает в положен-
йый объем каркаса: в основном из-за коробления пружинящих витков, а
|йучше утянуть их не получается, так как будет разрушаться сам каркас.
1 В этом случае придется вообще отказаться от картонного каркаса.
Вторичную обмотку придется мотать на уже собранный, с установлен-
ной катушкой первичной обмотки магнитопровод, протягивая каждый
>ее виток через окно. На жестком магнитопроводе гибкий провод удастся
^утянуть значительно плотнее, чем на картонном каркасе, и в окно вой-
дет большее количество витков.
? На данном сварочном трансформаторе:
f ♦ первичная обмотка содержит 250 витков провода в лаке 01,5 мм;
L ♦ вторичная — 65 витков многожильного провода сечением 10 мм2.
। Это обеспечивает выход 55 В при сетевом напряжении 230 В.
Г При таких данных имеют место следующие характеристики:
; ♦ ток холостого хода составляет 450 мА;
| ♦ ток в дуговом режиме во вторичной цепи 60—70 А;
L ♦ характеристика горения дуги — хорошая.
I Сварочный трансформатор собран на основе деталей СТ-270.
рЯспользуется для работы электродом 02 мм. Работает устойчиво.
:А «тройка» горит на нем слабо.
L Достоинства и недостатки
I Достоинства сварочного трансформатора данного типа:
♦ простота в Изготовлении;
К ♦ распространенность материала для него;
128
Справочник сварщика для любителей и не только...
♦ компактные размеры;
♦ небольшой вес — 14,5 кг.
Недостатки:
♦ несовершенство магнитопровода, имеющего сжатый зазор между дву-
мя половинками (при заводском изготовлении у трансформаторов та-
кого типа зазоры магнитопровода заполняются специальным напол-
нителем), а в домашних условиях их приходится стягивать «в сухую»,
что, конечно же, ухудшает характеристику и КПД трансформатора;
♦ в окно небольшого объема не удается уложить толстые провода,
что сильно снижает коэффициент продолжительности работы СТ;
♦ греется первичная обмотка у этого СТ сильнее чем, например,
обмотка с таким же проводом у сварочного трансформатора на
ЛАТРах — «ушастике». Здесь сказывается как большое количество
витков обмоток, так и несовершенство магнитной системы транс-
форматора.
Вывод.
Такой сварочный трансформатор можно с успехом исполь-
зовать в подсобных целях, особенно для сваривания тонкого
автомобильного металла.
5.11. Сварочный трансформатор на
магнитопроводе от ЛАТРов
Устройство ЛАТРа
ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) представляет собой
хорошо вентилируемый жестяной корпус круглой формы с жестяной
или эбонитовой лицевой крышкой со шкалой от 0 до 250 В и вращаю-
щейся рукояткой [22].
Внутри корпуса находится тороидальный автотрансформатор,
выполненный на магнитопроводе значительного сечения. Именно этот
сердечник-магнитопровод понадобится от ЛАТРа для изготовления
нового сварочного трансформатора. Требуется два одинаковых кольца-
магнитопровода от крупных ЛАТРов.
(лава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
129
Внимание.
ЛАТРы выпускались разных типов с максимальным током от
2 до 10 А. Для изготовления годятся только те СТ, размеры
магнитопроводов которых позволяют уложить необходимое
количество витков.
ЛАТР 1М
Наиболее распространенным является автотрансформатор типа
ЛАТР 1М, который в зависимости от провода обмотки рассчитан на ток
6—9 А, хотя размеры самого автотрансформатора от этого не меняются.
Магнитопровод ЛАТР 1М имеет следующие размеры:
♦ внешний диаметр D = 127 мм;
♦ внутренний диаметр d=70 мм;
♦ высота кольца h=95 мм;
♦ сечение S=27 см2;
♦ масса около 6 кг.
Из двух колец от ЛАТР 1М можно изготовить хороший СТ, правда,
из за малого внутреннего объема окна нельзя использовать слишком
толстые провода, и придется экономить каждый миллиметр простран-
ства окна.
Другие типы ЛАТР
Существуют ЛАТРы и с более объемными кольцами-магнито-
Проводами, например, РНО-250-2 и другие. Они лучше подходят для
Изготовления сварочного трансформатора, но менее распространены.
У других автотрансформаторов, аналогичных по параметрам
ЛАТР 1М, например, АОСН-8-220, магнитопровод имеет внешний диа-
метр кольца больше, но зато меньшие высоту и диаметр окна d=65 мм.
В этом случае диаметр окна необходимо расширить до 70 мм.
. Кольцо магнитопровода состоит из намотанных друг на друга отрезков
железной ленты, скрепленных по краям точечной сваркой. Для того чтобы
увеличить внутренний диаметр окна, следует изнутри отсоединить конец
ленты и отмотать необходимое количество. Но не пытайтесь отмотать за
один раз. Лучше отматывать по одному витку, каждый раз отрезая лиш-
нее. Иногда таким образом расширяют и окна более крупных ЛАТРов,
хотя при этом неизбежно уменьшается площадь магнитопровода.
130
Справочник сварщика для любителей и не только...
Методика создания сварочного трансформатора
по традиционной схеме
На первом этапе необходимо изолировать оба кольца. Особое внима-
ние при этом обратить на углы краев колец — они острые, могут запро-
сто разрезать наложенную изоляцию, а потом замкнуть собой провод
обмотки. На углы лучше вдоль наложить какую-нибудь крепкую и эла-
стичную ленту, например, плотную киперную или разрезанную вдоль
трубку кембрик. Сверху кольца каждое отдельно обматывают нетолстым
слоем тканевой изоляции.
На втором этапе необходимо соединить вместе изолированные
кольца (рис. 5.16). Кольца плотно стягнуть крепкой лентой, а по бокам
зафиксировать деревянными колышками, также потом стянутыми изо-
лентой. В итоге, сердечник магнитопровод для сварочного трансформа-
тора готов.
Рис. 5.16. Создание изолированных колец
Третий этап самый ответственный— укладка первичной обмотки.
Обмотки данного сварочного трансформатора следует наматывать по
схеме (рис. 5.17):
♦ первичная — посредине;
♦ две секции вторичной — на боковых плечах.
Этот тип трансформатора часто называют «ушастиком» из-за круглых
«чебурашкиных ушей», выступающих в разные стороны секций вторич-
ной обмотки.
Рис. 5.17. Укладка первичной обмотки
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
131
На первичную обмотку уходит около 70—80 м провода, который
необходимо каждым витком протягивать через оба окна магнито-
провода. При этом никак не обойтись без нехитрого приспособления
(рис. 5.18). Сначала провод нужно намать на деревянное мотовильце.
В таком виде без проблем можно протягивать его через окна колец.
Рис. 5.18. Приспособление, облегчающее протяжку провода при намотке
Совет.
Провод обмотки может состоять из кусков, даже метров по
десять, если получилось достать только такой. В этом случае
его можно наматывать частями, а концы соединять между
собой. Для этого пролудить кончики, соединить (не скручивая)
и скрепить несколькими витками тонкой медной жилы без изо-
ляции. Затем окончательно пропаять и заизолироватъ. Такое
соединение не дает трещин в проводе и не занимает большой
объем.
Диаметр провода первичной обмотки должен составлять 1,6—2,2 мм.
1я магнитопроводов, составленных из колец с диаметром окна 70 мм,
>жно применять провод диаметром не более 2 мм, иначе останется
1ло места для вторичной обмотки.
Внимание.
Первичная обмотка должна содержать 180—200 витков при
нормальном сетевом напряжении.
Четвертый этап — намотка. Магнитопровод собран, а провод под-
готовлен и намотан на мотовильце. Приступаем к намотке. На конец
рг овода надеть кембрик. Притянуть провод изолентой к началу первого
|лоя. Поверхность магнитопровода имеет закругленную форму, поэтому
рервые слои будут содержать меньше витков, чем последующие — для
Выравнивания поверхности (рис. 5.19).
132
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 5.19. Магнитопровод с рядами витков в разрезе
Внимание.
Провод следует укладывать виток к витку, ни в коем случае не
допуская захлестывания провода на провод. Слои повода обя-
зательно изолировать друг от друга. Ведь при работе свароч-
ный трансформатор сильно вибрирует. Если провода в лаковой
изоляции лежат друг на друге без промежуточной изоляции, то
в результате вибрации и трения друг о друга слой лака может
разрушиться, и произойдет замыкание.
Для экономии пространства обмотку следует укладывать как можно
компактнее. На магнитопроводе из некрупных колец межслоевую изо-
ляцию следует использовать потоньше. Для этих целей хорошо подходят
небольшие катушки скотча, которые без труда проходят в заполненные
окна, а сам скотч не занимает лишнего объема. Не следует стремиться
намотать первичную обмотку быстро и за один раз. Процесс этот мед-
ленный, а после укладки жестких проводов начинают болеть пальцы.
Лучше сделать это за 2-3 подхода — ведь качество важнее скорости.
Пятый этап — намотка вторичной обмотки. Необходимо определить
количество витков вторичной обмотки на заданное напряжение. Для
этого включить уже готовую первичную обмотку в сеть. Ток холостого
хода этого варианта СТ небольшой — всего 70—150 мА, гул трансфер*
матора должен быть еле слышен.
Намотать на одно из боковых плеч 10 витков любого провода и изме-
рить выходное напряжение на них. На каждое из боковых плеч приходится
по половине магнитного потока, создаваемого на центральном плече, поэ-
тому здесь на каждый виток вторичной обмотки приходится 0,6—0,7 В-
Исходя из полученного результата, рассчитать количество витков вторич-
ной обмотки, ориентируясь на напряжение 50 В (около 75 витков).
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
133
Выбор материала вторичной обмотки ограничен оставшимся про-
странством окон магнитопровода. Тем более что каждый виток толстого
провода нужно протягивать по всей длине в узкое окно. Никакая «авто-
матизация» тут неприменима. Поэтому следует выбрать один из пред-
ложенных вариантов.
Вариант 1. Намотать обмотку алюминиевым проводом сечением
16—20 мм2.
Вариант 2. Намотать обмотку обычным многожильным проводом
10 мм2 в синтетической изоляции — он мягкий, гибкий, хорошо изолиро-
ван, но при работе будет греться.
Вариант 3. Намотать обмотку из нескольких жил медного провода,
| как это было описано выше. Половину витков намотать на одно плечо,
? половину на другое (рис. 5.17). Если не окажется проводов достаточной
| длины, можно соединить из кусков.
| Намотав обмотки на оба плеча, нужно измерить напряжение на каж-
| дом из них, оно может отличаться на 2—3 В. Ведь сказываются несколько
г отличные свойства магнитопроводов разных ЛАТРов, что особо не влияет
К на свойства СТ. Потом обмотки на плечах последовательно соединить.
Внимание.
Надо следить, чтобы обмотки не оказались включены в проти-
вофазе, иначе на выходе получится напряжение, близкое к нулю.
При напряжении сети 220—230 В СТ данной конструкции дол-
жен развивать ток в дуговом режиме 100—130 А. При корот-
ком замыкании ток вторичной цепи — до 180 А.
i Если в окна не удалось вместить все рассчитанные витки вторичной
обмотки и выходное напряжение оказалось ниже требуемого, рабочий
вгок несколько уменьшится. В большей степени понижение напряжения
Ьгалостого хода влияет на процесс зажигания дуги.
Внимание.
Дуга зажигается легко при напряжении холостого хода, близ-
ком к 50 В и выше.
134
Справочник сварщика для любителей и не только...
Методика создания сварочного трансформатора
по тороидальной схеме
На кольцах от ЛАТРов можно также изготовить сварочный транс-
форматор по тороидальной схеме (рис. 5.20). Для этого необходимы
также два кольца, лучше от крупных ЛАТРов.
Первый этап. Кольца соедить и заизолировать. Получилось одно
кольцо-магнитопровод со значительной площадью. Первичная обмотка
содержит столько же витков, но ее необходимо намотать по длине всего
кольца в два слоя. Проблема дефицита внутреннего пространства окна
магнитопровода такой схемы сварочного трансформатора стоит еще
более остро, чем для предыдущей конструкции.
5
Внимание.
В этой схеме нужно изолировать как можно более тонкими сло-
ями и материалами. Нельзя применять и толстые обмоточные
провода (рекомендуемый для первичной обмотки 01,8 мм).
Преимущество тороидальной схемы — высокий КПД. На каж-
дый виток вторичной обмотки приходится более 1 В напряжения.
Следовательно, «вторичка» будет иметь меньше витков, а выходная
мощность выше, чем в предыдущей схеме. Однако длина витка на торо-
идальном магнитопроводе больше, и сэкономить на проводе здесь вряд
ли удастся. Характеристику горения дуги у тороидального сварочного
трансформатора можно считать лучшей, чем в предыдущй схеме транс-
форматора.
Рис. 5.20. Сварочный трансформатор, созданный по тороидальтной схеме
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
135
Недостатки тороидальной схемы:
♦ сложность намотки;
♦ ограниченный объем окна;
♦ невозможность использования провода большого сечения;
♦ большая интенсивность нагрева.
Если в предыдущем варианте все обмотки находились раздельно и
хоть частично имели контакт с воздухом, то теперь первичная обмотка
находится полностью под вторичной, и их нагрев взаимоусиливается.
Второй этап— выбор провода. Не рекомендуется применять для
вторичной обмотки жесткие' провода. Советую намотать вторичную
обмотку мягким многожильным или изготовленным из нескольких жил
проводом. Если правильно подобрать все провода и аккуратно их уло-
жить, то в пространство окна магнйтопровода вместится необходимое
количество витков вторичной обмотки, и на выходе сварочного транс-
; форматора получится нужное напряжение.
I Особенная конструкция. Можно из нескольких колец ЛАТРов сде-
[лать особенную конструкцию тороидального сварочного трансформа-
тора, перематав железные полосы ленты из одного на другой, а не ставя
их друг на друга торцами. Для этого сначала из одного кольца следует
^смотать внутренние витки полос, чтобы расширить окно. Кольца других
|ЛАТРов распустить полностью на полосы ленты, которые потом плотно
Гнаматать на наружный диаметр первого кольца.
ь После этого собранный единый магнитопровод очень плотно обмо-
|тать изолирующей лентой. В итоге получается кольцо-магнитопровод с
[более объемным внутренним пространством, чем у всех предыдущих.
В Преимущество особенной конструкции. В такой конструкции можно
Вместить провод значительного сечения, и сделать это гораздо проще.
^Необходимое количество витков рассчитывают по площади сечения
^Собранного кольца.
| Недостаток этой конструкции — трудоемкость изготовления магни-
ргопровода, ведь вручную намотать железные полосы друг на друга так
race плотно, как раньше, очень сложно. В результате магнитопровод полу-
чается хлипким, поэтому при работе СТ железо в нем сильно вибрирует,
[издавая мрщный гул.
К Использование родной первичной обмотки. Иногда «родные»
^обмотки ЛАТРов подгорают только с одного края на токоотвод-
ртой дорожке или вообще остаются невредимыми. Тогда возникает
[соблазн использовать уже готовую, прекрасно уложенную первич-
Вную обмотку одного кольца. Практика показывает, что в принципе
136
Справочник сварщика для любителей и не только...
реализовать эту идею можно, правда, польза из такой затеи будет
минимальна. Обмотка ЛАТР 1М имеет 265 витков провода диаме-
тром 1 мм.
Внимание.
Если намотать вторичную прямо на нее, то трансформатор
станет развивать непомерную для себя мощность, быстро
нагреется и выйдет из строя.
Ведь реально «родная» обмотка ЛАТРа может работать на неболь-
шой мощности — только для 02 мм электродов, которым необходим ток
50—60 А. Тогда по первичной обмотке трансформатора должен проте-
кать ток около 15 А. Есть ряд способов, чтобы исправить ситуацию
Способ 1. Для такой мощности первичная обмотка СТ из одного
ЛАТРа должна содержать около 400 витков. Их можно домотать, пред-
варительно покрыв лаком токоотводящую дорожку и изолировав род-
ную обмотку ЛАТРа.
Способ 2. Можно поступить и по-другому: не доматывать витки,
а погасить мощность балластным резистором, включенным в цепь
первичной или вторичной обмотки. В качестве активного сопро-
тивления можно использовать батарею параллельно соединенных
мощных проволочных резисторов, например, ПЭВ-50...100, сум-
марным сопротивлением 10—12 Ом, включенных в цепь первичной
обмотки.
Способ 3. Во время работы резисторы сильно нагреваются; чтобы
избежать этого, их можно заменить дросселем (реактивным сопротивле-
нием). Дроссель намотать на каркасе 100—200-ватного трансформатора
с количеством витков 200—100. Хотя СТ будет обладать значительно
лучшей характеристикой, если балластный резистор (сотые доли ома)
включен на выходе вторичной обмотки. Для этого используйте отрезок
толстого высокоомного провода, навитого в спираль, длину которого
подберите экспериментально.
Особенность работы с кольцами от крупных ЛАТРов. В таком слу-
чае только на одном кольце можно намотать полноценный сварочный
трансформатор. Ведь в вышеописанных конструкциях приходилось
использовать по два кольца. Это делалось не столько из-за необходи-
мости увеличения площади магнитопровода, сколько для уменьшения
количества витков, иначе они просто не вместились бы в узких окнах.
Пзава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
137
Внимание.
Для сварочного трансформатора достаточно площади сече-
ния одного кольца: он имел бы даже лучшие характеристики,
так как плотность магнитного потока была бы более близка к
оптимальной. Но проблема заключается в том, что магнито-
проводы меньшей площади неизбежно требуют большего коли-
чества витков, что увеличивает объем катушек и требует
большего пространства окон.
5.12. Изготовление тороидальных
магнитопроводов большой мощности
Самая трудоемкая часть при создании самодельного сварочного
Аппарата — изготовление самого сварочного трансформатора [57]. При
этом изготовитель сталкивается с проблемой приобретения магнитопро-
Вода. К магнитопроводу предъявляют следующие требования:
L ♦ достаточная площадь сечения магнитопровода;
к ♦ меньшая масса;
| ♦ максимальный КПД трансформатора при использовании того или
Iиного сердечника;
Н ♦ магнитопровод должен иметь достаточную площадь окна для
- укладки обмоток трансформатора.
f Рассмотрим способ изготовления тороидальных магнитопроводов для
адовых трансформаторов большой мощности с заданными габаритами,
кном для обмоток и площадью сечения.
Изготавливают магнитопроводы из различных прямоугольных листов
>ансформаторной стали при отношении ширины листа к длине при-
изительно 1:4 —1:10 и толщине листа 0,1 — 0,7 мм. Данные листы, как
>авило, остаются после разборки очень мощных силовых трансформа-
ров. Кроме указанных трансформаторных листов, необходимы также:
♦ медицинский жгут;
♦ эпоксидный клей;
♦ два цилиндрических гладких корпуса: один большего диаметра,
другой меньшего, с отношением диаметров как 3:1. Ориентировоч-
но это может быть 2- или 3-литровые стеклянные банки и полли-
тровая стеклянная бутылка. Диаметр большого цилиндра должен
138
Справочник сварщика для любителей и не только...
соответствовать диаметру окна для укладки обмоток трансформа-
тора.
Весь процесс условно можно разбить на ряд этапов.
Этап 1. Пластины обмотать вокруг меньшего цилиндра по очереди.
Этап 2. Жгут обрезать и сшить его концы так, чтобы, надев на боль-
шой цилиндр, жгут был в натяжку.
Этап 3. Предварительно отформованные на малом цилиндре пла-
стины укложить между большим цилиндром и жгутом, предворительно
надев подготовленный жгут на большой цилиндр. Пластины уложить по
ходу часовой стрелки плотно одна за другой.
Этап 4. После укладки 5—7 пластин большой цилиндр взять за осно-
вание и, прижимая жгут к жесткой поверхности (стола), укатать уло-
женные пластины. При этом необходимо вращать сам цилиндр внутри
пластин. Этот этап заканчивают после того, как пластины плотно под-
гоняют друг к другу.
Этап 5. Затем вложить следующие 5—7 пластин, и процесс их укатки
повторить аналогично этапу 4. Укладку и подгонку друг к другу пластин
следует продолжить до тех пор, пока ширина образовавшегося тора не
будет соответствовать расчетной.
Этап 6. Затем с торцевой стороны уложенных пластин, образующих
ширину тора, пластины покрыть эпоксидным клеем и оставить сохнуть.
Тор обработать клеем с обеих сторон.
Этап 7. После отвердения эпоксидного клея большой цилиндр
извлечь из тора и снять жгут, при этом возможно отделение нескольких
крайних пластин, их удалить.
Этап 8. Полученный тор поместить в картонный кожух, обтянуть тка-
нью и покрыть лаком. После высыхания лака на магнитопровод можно
укладывать обмотки трансформатора.
[О
lad
Совет.
В ходе укладки пластин (этапы 4 и 5) могут образоваться
небольшие щели при несостыковке концов пластин. По опыту
можно утверждать, что существенного влияния на работу
трансформатора они не оказывают. Но необходимо ста-
раться, чтобы их было поменьше.
Если согласно расчету магнитопровод должен быть высоким, то эпок-
сидным клеем склеивают несколько заранее изготовленных вышеопи-
санным способом торов, поставленных один на другой.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
139
5.13. Ограничитель напряжения холостого хода
сварочного трансформатора
Назначение ограничения напряжения холостого хода
Ограничить напряжение холостого хода сварочного трансформатора
при разорванной цепи сварочной дуги можно с помощью ограничителя,
обладающего высоким быстродействием (см. рис. 5.21). Управление
ограничителем осуществляется от датчика L. Он представляет собой
катушку, намотанную на ферритовом стержне и размещенную возле
вторичной обмотки сварочного форматора Т1 [61].
В цепь первичной обмотки Т1 встречно включены тиристоры VS1 и
VS2, а параллельно им — цепочка R1 и С1. Эта цепочка при разорван-
ной цепи «свариваемый предмет — электрод» ограничивает напряжение
на электроде 1 до напряжения менее 12 В.
При замыкании электрода 1 на свариваемый предмет 2 в датчике
L индуктируется напряжение, которое открывает транзистор VT1.
Включаются оптронный тиристор VS3 и тиристоры VS1 и VS2. На транс-
форматор подается полное напряжение сети, зажигается дуга, и идет
/сварка. После окончания сварки или разрыва дуги напряжение на дат-
, чике отсутствует, транзистор VT1 закрывается, отключается VS3, а следо-
вательно, VS1 и VS2. Напряжение на сварочном электроде менее 12 В.
f Детали
Тиристоры VS1 и VS2 типа ТЛ-160—6 установлены на охладителях.
(Резистор R1 — типа П9В-100, конденсатор С1 2 мкФ х 600 В — типа
'МБГ4-1.
Рис. 5.21. Принципиальная схема ограничителя напряжения холостого хода
сварочного трансформатора
140
Справочник сварщика для любителей и не только...
Диодные мосты VD1 и VD3 — типа КЦ402А(Б), можно заменить дио-
дами КД209А, остальные резисторы — типа МЛТ.
Датчик L намотан на ферритовом стержне диаметром 8 мм и длиной
100 мм, имеет 250 витков провода ПЗЛ-0,2 мм.
Наладка
В налаживании ограничитель практически не нуждается. Следует изме-
рить напряжение на стабилитроне VD2. Оно должно быть 12—13 В. Если
оно окажется меньше, то надо подобрать сопротивление резистора R2.
5.14. Простой расчет сварочного
трансформатора
Соотношение между площадью и количеством витков и будет опре-
делять рабочую мощность сварочного трансформатора [22].
Задача.
Рассчитать сварочный трансформатор, предназначенный для
электродов диаметром 3—4 мм и работающих от однофазной
сети с напряжением 220—230 В.
Используем приближенную формулу, полученную опытным путем:
N=9500/S (см2),
где N — количество витков.
Совет.
Для сварочного трансформатора с большой площадью магни-
топровода (более 50 см2) и относительно высоким КПД нужно
увеличить количество рассчитанных по формуле витков на
10—20 %. Для сварочных трансформаторов, изготавливаемых
на сердечниках с небольшой площадью (меньше 30 см), умень-
шить на 10—20 % количество расчетных витков.
Практика показывает, что сетевое напряжение в зависимости от мест-
ности и времени может колебаться в пределах 190—250 В. Немаловажное
значение имеет и сопротивление линии электропередачи. Составляя
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
141
всего единицы Ом, оно практически не влияет на показания вольтметра,
обладающего большим сопротивлением, но может сильно гасить мощ-
ность сварочного трансформатора.
Внимание.
Особенно сказывается влияние сопротивления линии в отдален-
ных от трансформаторных подстанций местах (дачи, гараж-
ные кооперативы, в сельской местности, где линии проложены
тонкими проводами с большим количеством соединений).
Совет.
Наматывая первичную обмотку, ее последнюю часть лучше
выполнить с 2—3 отводами через 20—40 витков. Таким обра-
зом, можно подрегулировать мощность, выбрав оптимальный
для себя вариант, или подстроиться под сетевое напряжение.
Для получения от сварочного трансформатора более высоких мощно-
стей, например, для работы электродом диаметром 4 мм на токах, боль-
ших 150 А, необходимо еще уменьшить количество витков первичной
Обмотки на 20—30 %. Но следует помнить, что с увеличением мощности
возрастает и плотность тока в проводе, а значит, и интенсивность разо-
грева обмоток.
! Выходной ток сварочного трансформатора можно несколько повы-
сить увеличением количества витков вторичной обмотки, чтобы выход-
фое напряжение холостого хода повысилось с предполагаемых 50 В до
Более высоких значений (70—80 В).
I Включив первичную обмотку в сеть, надо измерить ток холостого
иода. Он не должен иметь большое значение, например, 0,1—2 А.
Рри включении сварочного трансформатора в сеть происходит крат-
ковременный, но мощный скачок тока. В общем, по току холостого
рода нельзя судить о выходной мощности сварочного трансформа-
тора: он может быть разным даже для одинаковых типов трансфор-
маторов.
Однако, исследовав кривую зависимости тока холостого хода от
Читающего сварочный трансформатор напряжения, можно более
суверенно судить о свойствах трансформатора. Для этого первичную
-Обмотку сварочного трансформатора необходимо подключить через
ЛАТР, что позволит плавно менять напряжение на ней от 0 до 250 В.
Воольтамперные характеристики сварочного трансформатора в режиме
142
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 5.22. ВАХ сварочного трансформатора в режиме холостого хода
при различных количествах витков первичной обмотки
холостого хода при различных количествах витков первичной обмотки
показаны на рис. 5.22, где:
1 — обмотка содержит мало витков;
2 — СТ работает при максимальной своей мощности;
3 ,4 — умеренная мощность СТ.
Сначала кривая тока полого, почти линейно возрастает до неболь-
шого, значения, потом скорость возрастания увеличивается— кривая
плавно загибается вверх. Затем следует стремительное увеличение тока.
Когда стремление тока к бесконечности происходит до точки рабочего
напряжения 240 В (кривая 1), то это значит, что первичная обмотка
содержит мало витков и ее необходимо домотать.
Внимание.
Надо учитывать, что сварочный трансформатор, включенный
на то же напряжение без ЛАТРа, будет потреблять ток при-
мерно на 30 % больше.
Если точка рабочего напряжения лежит на изгибе кривой, то сва-
рочный трансформатор будет выдавать свою максимальную мощность
(кривая 2, ток сварки порядка 200 А).
Кривые 3 и 4 соответствуют случаю, когда трансформатор имеет
ресурс мощности и незначительный ток холостого хода. Кстати, боль-
шинство самоделок ориентированы на этот случай. Реально токи холо-
стого хода различны для разных типов СТ: большинство лежит в интер-
вале 100—500 мА.
Совет.
Устанавливайте ток холостого хода более 2 А.
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор 143
5.15. Надежность сварочного трансформатора
Основные конструктивные факторы надежности
Надежность сварочного аппарата зависит:
♦ от конструктивных факторов;
♦ от выбранного режима работы;
♦ от условий эксплуатации [22].
Надежные, тщательно изготовленные трансформаторы работают
многие годы, без проблем выдерживая непродолжительные перегрузки
и изъяны в эксплуатации. Легкие переносные конструкции, с проводами
в лаке, да еще развивающие непомерную для себя мощность, как пра-
вило, долго не живут.
-. Основными врагами сварочных трансформаторов являются:
♦ перегрев при работе;
♦ проникновение влаги при хранении.
Н Совет.
Чтобы избежать перегрева, необходимо использовать обмоточ-
ные провода с плотностью тока не более 5—7 А/мм2, а также
обеспечить хороший контакт провода обмоток с воздухом.
л Для хорошего теплоотвода в обмотках необходимо делать щели
(рис. 5.23). Сначала нужно наматать первый слой. Затем с внешних сто-
рон вставить деревянные или гетенаксовые планки толщиной 5—10 мм.
Дотом планки вставлять через каждые два слоя провода. В итоге каж-
дый слой будет иметь контакт с воздухом с одной стороны. Полезно
(Сварочный трансформатор постоянно обдувать вентилятором, который
Заметно ускоряет охлаждение обмоток.
Рис. 5.23. Способ намотки, обеспечивающий улучшенную вентиляцию обмотки
144
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
Если сварочный трансформатор планируется устанавливать
без обдува, то щели должны ориентироваться вертикально.
Тогда через них постоянно будет циркулировать воздух: теплый
поднимается вверх, а снизу засасывается холодный.
Тороидальные трансформаторы быстрее всех нагреваются и хуже
всех охлаждаются. При этом даже мощный обдув не решит проблемы
теплоотвода. Поэтому придется удерживать температуру обмоток уме-
ренным режимом работы.
На охлаждаемость трансформатора влияет количество витков обмо-
ток: чем меньше витков, тем она выше.
И о влаге. Часто владельцы сварочных аппаратов просто ленятся
лишний раз переносить свои «сварки»: ведь масса немалая, и те оста-
ются на улице, мокнут под дождем, их засыпает снегом... После такого
отношения межвитковое замыкание — дело вполне обычное, обмотки
СТ «сгорают», и вся конструкция выходит из строя...
Влияние стабильности напряжения электросети
Замечено, что сварочный аппарат перестает нормально сваривать в
двух случаях:
♦ если сетевое напряжение сильно падает;
♦ если линия электропередачи имеет значительное собственное со-
противление порядка нескольких ом.
Внимание.
Если при упавшем напряжении можно точно выяснить при-
чину, измерив напряжение, то во втором случае дело обстоит
сложнее: высокоомный вольтметр не чувствует сопротивле-
ния линии в несколько ом и показывает нормальное напряже-
ние. Эти несколько ом могут запросто наполовину погасить
мощность сварочного трансформатора, собственное сопро-
тивление которого в дуговом режиме незначительно.
Но при чем же здесь падение мощности к «сгоранию» СТ? А дело в
том, что в таких случаях очень часто появляется соблазн включить сва-
рочный аппарат в сеть на 380 В. Ведь вся разводка обычно делается от
трехфазной линии: «нуль» и три «фазы».
Глава 5. Как самому создать сварочный трансформатор
145
Внимание.
Если подключить апарат к «нулю» и одной «фазе» — фазное напря-
жение (220В). Если же подключиться к «фазе» и «фазе» —линейное
напряжение, то с двух проводов будет сниматься 380 В. А именно
так делают нерадивые сварщики с однофазными аппаратами,
рассчитанными на 220 В. Так делать категорически нельзя.
Разумеется, при сниженном напряжении 300—320 В сварочный аппа-
рат начинает отлично работать, правда, очень часто весьма недолго. Так
выводят из строя как слабые самодельные конструкции, так и надежные
промышленные аппараты.
Несколько полезных советов
Совет 1. Перегрев является основным врагом сварочных трансформа-
эров. Если предстоит сваривать много и быстро, а сварочный трансфор-
атор намотан тонкими проводами и катастрофически быстро греется,
ожно предложить одно кардинальное средство борьбы с перегревом.
В Примечание.
Перегрева можно избежать, если весь трансформатор полно-
стью погрузить в трансформаторное масло. Обладая значи-
тельной теплопроводностью, масло не только отводит тепло
из обмоток, но и является дополнительным изолятором.
Технически такая конструкция может представлять собой ведро с
1слом с утопленным в нем сварочным трансформатором, откуда выхо-
т только четыре провода.
Совет 2. Важным элементом конструкции сварочного трансформа-
ра является внешний корпус. При установке трансформатора в кор-
с особое внимание надо уделять его материалу и возможности про-
ка воздуха для охлаждения.
0 Внимание.
Верх должен быть закрыт, предохраняя трансформатор от
дождя.
В корпус полезно установить вентилятор или сделать его герметич-
1м и залить трансформаторным маслом.
146
Справочник сварщика для любителей и не только...
Совет 3. Корпуса лучше делать из немагнитных материалов (латунь,
дюраль, гетенакс, пластмассы). Ведь сварочный трансфоматор создает
при работе мощное магнитное поле, что притягивает к нему стальные
элементы. Если корпус сделан из жести, а напротив оси первичной
обмотки привинчены стальные панели, то при работе вся эта конструк-
ция будет втягиваться внутрь и вибрировать. Звук при этом иногда
бывает такой, что его можно сравнить разве что с работой пилы мощной
«циркулярки».
Внимание.
Устанавливать СТ нужно либо в целъновыгнутый жесткий
стальной корпус, который не так поддается вибрациям, либо
делать панели из немагнитных материалов хотя бы напротив
первичной обмотки.
Совет 4. Для испытаний изготовленного любителем сварочного
аппарата рекомендую пригласить специалиста. Сварка — дело весьма
непростое, и у человека без опыта вряд ли что-то получиться сразу.
Обязательно нужно приобрести или изготовить маску с номером стекла
С-4 или Э-2.
Внимание.
Электрическая дуга издает мощное ультрафиолетовое излу-
чение, которое отрицательно влияет на кожу и, в первую оче-
редь, на глаза.
При поражении глаз в поле зрения появляется желтое пятнышко,
которое потом постепенно исчезает, говорят «словить зайчик». Если
вы успеете «словить» подряд сразу два таких «зайчика», то немедленно
прекращайте все эксперименты с электрической дугой. При появлении
перед глазами нескольких «зайчиков» они, как правило, потом исче-
зают, и человек успокаивается, однако позже, через несколько часов,
это явление чревато такими последствиями, которые на себе лучше не
испытывать...
6
СХЕМЫ РЕГУЛИРОВКИ СВАРОЧНОГО ТОКА
6.1. Регулировка тока сварочного
трансформатора
Обзор способов регулировки сварочного тока
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата
должна быть возможность регулировки рабочего тока. При намотке
обмоток нужно сделать их с отводами и, переключая количество витков,
изменять ток. Однако использовать такой способ, можно разве что для
подстройки тока, нежели его регулировки в широких пределах. Ведь
чтобы уменьшить ток в 2—3 раза, придется слишком увеличивать коли-
чество витков первичной обмотки, что неизбежно приведет к падению
напряжения во вторичной цепи [22].
В промышленных аппаратах используют разные способы регули-
ровки тока:
♦ шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов;
♦ изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или
магнитного шунтирования и др.;
♦ применение магазинов активных балластных сопротивлений и рео-
статов;
♦ использование тиристорных, симисторных и других электронных
схем регулирования мощности.
Большинство этих промышленных схем регулирования мощности
слишком сложны для полноценной реализации на самодельных сва-
рочных трансформаторах. Поэтому рассмотрим упрощенные, реально
Используемые в самодельном исполнении способы.
148
Справочник сварщика для любителей и не только...
Тиристорные и симисторные схемы регулировки мощности
Обычно симистор включают в цепь первичной обмотки, тиристор
можно использовать только на выходе. Регулирование мощности про-
исходит способом периодического отключения на фиксированный про-
межуток времени первичной или вторичной обмотки сварочного транс-
форматора на каждом полупериоде тока; среднее значение тока при
этом уменьшается.
Естественно, ток и напряжение после этого имеют несинусоидаль-
ную форму. Такие схемы позволяют регулировать мощность в широких
пределах.
При подключении симисторной схемы к первичной обмотке свароч-
ный трансформатор начинает «стучать» даже на холостом ходу. Это и
неудивительно, ведь при каждом отпирании симистора происходит
мгновенное нарастание напряжения, вызывающего мощные кратков-
ременные импульсы ЭДС самоиндукции и скачки потребляемого тока.
Промышленные аппараты, намотанные толстым проводом в надежной
изоляции, переносят этот изъян питания без каких-либо последствий.
Совет.
Для маломощных самодельных конструкций не рекомендуется
использовать симистор по первичной обмотке. Для таких кон-
струкций лучше использовать симисторный или тиристорний
регулятор в цепи вторичной обмотки.
Это избавит сварочный трансформатор от лишних нагрузок. Для этого
подойдет почти та же схема, .но с более мощным прибором, хотя процесс
горения дуги несколько ухудшается при использовании регуляторов дан-
ного типа. Ведь теперь при уменьшении мощности дуга начинает гореть
отдельными, все более кратковременными вспышками. Такой способ
регулировки тока из-за сложности изготовления и низкой надежности не
получил распространения для самодельных сварочных трансформаторов.
Регулировка сварочного тока с помощью балластного
сопротивления, включенного на выходе вторичной обмотки
Самое широкое распространение получил очень простой и надежный
способ регулировки тока с помощью включенного на выходе вторичной
обмотки балластного сопротивления. Его сопротивление составляет
порядка сотых/десятых долей ома. Его подбирают экспериментально.
jnaea 6. Схемы регулировки сварочного тока
149
Для этих целей рекомендую применить:
♦ мощные проволочные сопротивления, использовавшиеся в подъ-
емных кранах и троллейбусах;
♦ отрезки спиралей ТЭНов (теплоэлектронагревателей);
♦ куски толстой высокоомной проволоки.
Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой двер-
юй пружины из стали. Балластное сопротивление можно включать
танионарно (рис. 6.1) или так, чтобы потом можно было относительно
егко выбрать нужный ток. Большинство проволочных резисторов боль-
ной мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на
«рамический каркас длиной до полуметра, как правило, в спираль смо-
ана и проволока от ТЭН.
А
Г-
Рис. 6.1. Подключение балластного сопротивления стационарно
i Один конец такого сопротивления подключают к выходу сварочного
|*ансформатора, а конец провода «массы» или держателя электродов
^орудуют съемным зажимом, который легко перебросить по длине спи-
Йли сопротивления, выбирая нужный ток (рис. 6.2).
f Рис. 6.2. Подключение балластного сопротивления со съемным зажимом
I Промышленность выпускает для сварочных трансформаторов:
? ♦ специальные магазины сопротивлений с переключателями;
♦ мощные реостаты.
' К недостаткам такого способа регулировки надо отнести:
! ♦ громоздкость сопротивлений;
( ♦ их сильный нагрев при работе;
L ♦ неудобство при переключении.
.150
Справочник сварщика для любителей и не только...
Достоинством является то, что балластные сопротивления, хоть и
обладая часто грубой и примитивной конструкцией, улучшают динами-
ческую характеристику сварочного трансформатора, сдвигая ее в сто-
рону крутопадающей.
Попадаются сварочные трансформаторы, которые без балластного
сопротивления работают крайне неудовлетворительно.
Регулировка сварочного тока с помощью включения
во вторичную цепь дросселя
В промышленных аппаратах регулировка тока с помощью включения
активного сопротивления из-за его громоздкости и нагрева не нашла
распространения. Зато очень широко применяют реактивное шунтиро-
вание — включение во вторичную цепь дросселя.
Дроссели имеют разнообразные конструкции, часто объединенные с
магнитопроводом сварочного трансформатора в одно целое. Они скон-
струированы так, чтобы их индуктивность, а значит, реактивное сопро-
тивление могли регулироваться в основном перемещением частей маг-
нитопровода, кроме того дроссель улучшает процесс горения дуги.
Совет.
Не рекомендую применять дроссели во вторичной цепи само-
дельных сварочных трансформаторов из-за конструктивной
сложности.
Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора
связана с определенными проблемами:
♦ через регулирующее устройство проходят значительные токи, что
приводит к его громоздкости;
♦ для вторичной цепи практически невозможно подобрать достаточ-
но мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали
ток до 200 А.
Лишь для цепи первичной обмотки, где токи в пять раз меньше, пере-
ключатели являются ширпотребом. Там их рекомендую применять.
Совет.
||нгт1| Последовательно с первичной обмоткой можно включать
активные и реактивные сопротивления. Только в этом случае
сопротивления резисторов и индуктивности дросселей должны
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
151
быть значительно большими, чем в цепи вторичной обмотки.
Можно собрать несколько батарей резисторов и установить
переключатель.
й
Пример.
Батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов
ПЭВ-50—ПЭВ-100 суммарным сопротивлением 6—8 Ом спо-
собна понизить выходной ток 100 А вдвое.
; Если же нет в распоряжении мощного переключателя, то можно
обойтись несколькими. Установив резисторы по схеме (рис. 6.3), можно
Сдобиться комбинации 0; 4; 6; 10 Ом.
Внимание.
Резисторы обычно сильно греются. Поэтому вместо них можно
установить реактивное сопротивление — дроссель.
i
• ?ИС- БатаРея И3 нескольких параллельно соединенных резисторов
1 Дроссель можно намотать на каркасе от трансформатора 200
ДЗОО Вт, например, от телевизора, сделав отводы через каждые
>40—60 витков, подключенные к переключателю (рис. 6.4). Погасить
^Мощность можно так: включить в качестве дросселя вторичную обмотку
^какого-нибудь трансформатора (200—300 Вт) с вторичной обмоткой,
рассчитанной примерно на 40 В.
I Дроссель можно изготовить и на прямом сердечнике. Это удобно,
ркогда уже есть готовая катушка с 200—400 витками подходящего про-
хода. Тогда внутрь нее надо набить пакет прямых пластин из трансфор-
' Др1
Рис. 6.4. Использование реактивного сопротивления (дросселя)
152
Справочник сварщика для любителей и не только...
маторного железа. Необходимое реактивное сопротивление подбира-
ется в зависимости от толщины пакета, ориентируясь по сварочному
току трансформатора.
Пример.
Дроссель был изготовлен из катушки, содержащей примерно
400 витков провода диаметром 01,4 мм. Был набит пакетом
железа с общим сечением 4,5 см2, длиной, равной длине катушки,
14 см. Это позволило уменьшить ток сварочного трансформа-
тора до 120 А, т. е. примерно в два раза.
Дроссель такого типа можно сделать и с плавно регулируемым реак-
тивным сопротивлением. Надо изготовить конструкцию для регули-
ровки глубины ввода стержня сердечника в полость катушки (рис. 6.5).
Внимание.
Катушка без сердечника обладает ничтожным сопротивле-
нием, а при полностью введенном стержне ее сопротивление
максимально. Дроссель, намотанный подходящим проводом,
Мало греется, но у него сильно вибрирует сердечник. Это надо
учитывать при стяжке и фиксации набора пластин железа.
Для трансформаторов с небольшими токами холостого хода (0,1—
0,2 А) сопротивление в цепи первичной обмотки, рассмотренное выше,
практически не влияет на выходное напряжение холостого хода сва-
рочного трансформатора, значит это не сказывается на процессе зажи-
гания дуги.
Катушка Сердечник Фиксатор
Рис. 6.5. Устройство для регулировки глубины ввода
стержня сердечника в полость катушки
[лава 6. Схемы регулировки сварочного тока
153
У трансформаторов со значительными токами холостого хода (1—2 А)
(При внесении в первичную цепь балластного сопротивления выходное
^напряжение уменьшается уже ощутимо.
[ Каких-либо выраженных отрицательных явлений на зажигание и
[горение дуги добавленные последовательно первичной обмотке актив-
Йные и реактивные сопротивления не оказывают. Хотя качество дуги все
йке ухудшается по сравнению с включением гасящего резистора в цепь
тторичной обмотки.
Совет.
В сварочных трансформаторах можно комбинировать регу-
ляторы или ограничители тока разных типов: использовать
переключение витков первичной обмотки в комбинации с под-
ключением добавочного резистора или по-другому...
6.2. Схема регулятора сварочного тока
на симисторе
(На рис. 6.6 показана схема регулятора йа симисторе. На данной
еме:
VD1, VD2 — Д815Д;
VD3, VD5 — КЦ407;
VD4, VD6 — Д814Д;
VT1 — КТ815А;
VT2...VT5 — КТ315Г;
I- DA1 — КР140УД1208;
I С1 — 100 мкФ х 25 В;
I С2 —0,22 мкФ;
I R2 — 33 кОм 2 Вт;
I R3 — 200 кОм;
| R4, R5, R6, R7, R9—20 кОм;
I R8 —100 кОм;
J TV2 —ТОТ-60.
к Симистор VS1 включен последовательно с первичной обмоткой сва-
рочного трансформатора TV1. Он является коммутирующим устрой-
ством, подключающим на определенное время сварочный трансформа-
тор к напряжению сети 220 В.
154
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
Отношение времени включения к общему времени определяет
средний сварочный ток.
Управляющий электрод симистора VS1 через диодный мост VD5 под-
ключается к ограничительной цепи, состоящей из резистора R1 и ста-
билитронов VD1 и VD2, включенных встречно. В диагональ моста VD5
включен составной транзистор VT1, VT2.
Когда транзистор открыт, напряжение ограничительной цепи посту-
пает на управляющий электрод симистора VS1, и он открывается.
Управление составным транзистором осуществляется схемой управ-
ления (на рис. 6.6 выделена пунктиром). Напряжение сети выпрямля-
ется диодным мостом VD3 (диаграмма А на рис. 6.6, б).
б
Рис. 6.6. Принципиальная схема регулятора сварочного тока на симисторе
и принцип его действия:
а — принципиальная схема: б — эпюры напряжений
la 6. Схемы регулировки сварочного тока
155
I Резистор R2, стабилитрон VD4 и конденсатор С1 образуют цепь, обе-
спечивающую постоянное напряжение питания +12 В для транзисторов
УТ4, VT5 и микросхемы DA1.
| Резистор R3 и стабилитрон VD6 образуют ограничитель напряжения
jfa +12 В. Это напряжение появляется на VD6, когда напряжение в точке
превышает +12 В (диаграмма Б на рис. 6.6, б). Напряжение точки Б
Жрез резистор R5 поступает на конденсатор С2, напряжение на котором
врастает примерно по линейному закону (диаграмма В на рис. 6.6, б).
Напряжение конденсатора поступает на один из входов компаратора
m микросхеме DA1, на другой вход поступает постоянное напряжение
Йо с переменного резистора R7. Кок только напряжение на конденсаторе
превышает Uo, на выходе компаратора появляется +12 В (диаграмма
рис. 6.6, б). Этот потенциал включает транзистор VT5, и через транс-
Врматор TV2 положительный импульс в точке Д открывает составной
анзистор VT1, VT2, а значит, и симистор VS1. Пока существует потен-
Вал в точке В, транзистор VT4 открыт. Следовательно, напряжение на
« коллекторе близко к нулю, поэтому транзистор VT3 заперт.
Как только напряжение в точке Б становится равным нулю, тран-
йютор VT4 закрывается, a VT3 открывается и закорачивает конденса-
Ь С2. На выходе компаратора DA1 снова устанавливается ноль. В это
|Ирмя сетевое напряжение проходит нулевую точку, и поэтому симистор
1 выключается.
«Управляя напряжением Uo на переменном резисторе R7, можно пере-
вцать момент включения тиристора VS1 в пределах всего полупериода
Девого напряжения, т. е. практически изменять ток сварки от макси-
рьного до нулевого.
Параметры симисторов, необходимые для определения характери-
Вк схемы рис. 6.6 [20], приведены в табл. 6.1.
раметры симисторов
Таблица 6.1
Параметр ТС106-10 ТС112-10 ТС122-20 ТС132-20 ТС142-63
ТС112-16 ТС122-25 ТС132-50 ТС142-80
РЬульсное напряжение ^крытом состоянии, В 1,65 1,85 1,85 1,85 1,8
Няфающий постоянный [управления, мА 75 100 150 200 200
[Величину сопротивления резистора К1 следует рассчитать с учетом
рирающего тока:
i , К1 (кОм) = 220 ВД (мА).
156
Справочник сварщика для любителей и не только...
0 Пример.
Пусть для ТС112-10 величина R, = 2,2 кОм, тогда его мощ-
ность Pt = 220 х 220 / 2200 = 22 Вт.
Импульсное напряжение симистора необходимо для расчета мощно-
сти, рассеиваемой на нем, а значит, для расчета радиатора. Для этого
максимальный рабочий ток симистора (он указан через тире в обозна-
чении типа) необходимо умножить на отношение напряжения холостого
хода сварочного трансформатора к напряжению сети и на напряжение в
открытом состоянии.
И Пример.
Пусть для ТС 142-80 напряжение холостого хода составляет
60 В. Получим: 80 х (60/220) х 1,8 =42 Вт.
Что касается транзистора VT2, то максимальная мощность рассея-
ния но нем также определяется током управления симистора. Она равна
произведению этого тока на напряжение 24 В.
ГА] Пример.
mH Для ТС142-80 мощность Р= 0,2 -х.24 = 4,8 Вт.
Внимание.
Для нормальной работы сварочного трансформатора эле-
менты К1, транзисторы следует установить на радиаторы.
6.3. Регулировка тока при сварке
на постоянном напряжении
Выпрямитель
Для получения постояного напряжения на выходной обмотке свароч-
ного трансформатора устанавливают выпрямитель (на рис. 6.7 диодный
мост VD1).
Рабочий ток диодов необходимо рассчитать на максимальный свароч-
ный ток [38]. Вместо симистора в данном случае рекомендуется устано-
вить тиристор VS1. Это также удобно, поскольку тиристоры выпуска'
ются на гораздо большие рабочие токи, чем симисторы.
^Плава 6. Схемы регулировки сварочного тока
157
I
Транзисторы VT1, VT2 такие же, как и в схеме рис. 6.6, рассмотрен-
ной ранее. На их входы Д подключается такой же блок управления, как
на рис. 6.6.
Недостатком схемы выпрямителя (рис. 6.7) является наличие мощ-
ных диодов, для которых требуются радиаторы.
J В промышленных сварочных выпрямителях используется трехфазная
|сеть, а значит, и шестифазный выпрямитель. Характеристики серийных
[Сварочных выпрямителей приведены в табл. 6.2 [39].
I
VS1
0—
-220 В
R1
1к
Рис. 6.7. Принципиальная схема выпрямителя для сварки на постоянном токе
Таблица 6 2
Параметры выпрямителей и тип используемых тиристоров
Г
й
Тип Uxx.B 1и,мА Тип используемых тиристоров
ВДУ-305 70 20-315 Т160
ВДУ-504-1 80 60-500 Т160
ВДУ-505 80 50-500 Т160
ВДУ-506 80 50-500 Т160
ВДУ-601 90 50-630 Тл250
ВДУ-1201 85 400—1250 Т500
_ ВДУ1601 100 600-1600 Т600
Внимание.
При изготовлении самодельных сварочных трансформаторов
следует помнить, что скорость сварки зависит от номиналь-
ного тока сварки, а, следовательно, и от мощности сварочного
трансформатора.
i Зависимость выглядит следующим образом:
; масса наплавленного металла М = axlxt,
Це а — для электродов с качественным покрытием составляет 7-—10 г/(А-ч);
; I — номинальный ток, А;
I t — время, ч.
158
Справочник сварщика для любителей и не только...
0 Пример.
При номинальном токе 10 А за 1 ч можно наварить всего
100 г металла, а при номинальном токе 100 А — 1 кг металла.
Вывод.
Для нормальной сварки токи должны быть достаточно боль-
шими, а мощности сварочных трансформаторов, по крайней
мере, должны достигать нескольких киловатт. Значит, сва-
рочным аппаратом работать в условиях квартирной проводки
небезопасно, могут загореться провода.
Для расчета сварочного трансформатора необходимо задать свароч-
ный ток, по которому определить мощность, а далее расчет вести по
известным методикам [38], [39], [43].
Rjfl Пример.
Н[И При сварочном токе 100 А мощность трансформатора должна
быть не менее 3 кВА, а при токе 200 А — 6 кВА и т. д.
Схемы
Схема управления тиристором VS1 (рис. 6.6) работала неустойчиво,
и некоторые элементы часто выходили из строя. После долгих экспери-
ментов над схемой, предложенной И. Н. Пронским (рис. 6.6), она была
модернизирована, и устранены некоторые недостатки (рис. 6.8). Во
время сварки во вторичной цепи трансформатора Т1 возникают силь-
ные импульсные помехи:
♦ во-первых, в схему включены фильтры LI, L2, СЗ (чтобы не вводить
в промышленную сеть импульсные помехи, создающие неудобства
для других пользователей);
♦ во-вторых, введен фильтр L3, С5 для устойчивой работы схемы
управления;
♦ в-третьих, установлен дроссель L4 для схемы формирования им-
пульса запуска генератора пилообразного напряжения.
♦ в-четвертых, транзистор VT5 был заменен другим из-за частого вы-
хода последнего из строя;
♦ в-пятых, установлен диод VD7 для защиты от обратных токов;
♦ в-шестых, введены резисторы RIO, R11 в базовую цепь транзисторов
VT1 и VT2 для утечки нулевого тока коллектора этих транзисторов;
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
159
♦ в-седьмых, добавлен диод VD6 для защиты базовых цепей VT1 и
VT2 от обратных токов, возникающих при коммутации;
♦ в-восьмых, резистор R1 заменен на обычную лампу накаливания
220 В 25 Вт.
Дроссели L1 и L2 намотаны на ферритовых стержнях 12 мм, длиной
12 см проводом сечением 3x7 мм, 10 витков. Дроссель L4 намотан на
ферритовом стержне 12 мм, длиной 10 см проводом ПЭВ-0,8,100 витков.
Ферритовые стержни рекомендуется применять марки 2000 НН (или
дюбые от приемников ВЭФ, «Спидола»).
L Серия экспериментов над усовершенствованной схемой (рис. 6.8)
выявила, что при рабочем токе вторичной обмотки (ток определен с
Помощью шунта и параллельно подключенного амперметра) и напряже-
нии 30 В (электрод 2,5 марки ЭМА-2):
К ♦ неустойчивое горение дуги (отрегулированы малые токи);
I ♦ плохое воспламенение;
I ♦ залипание электрода.
к Естественно, в любительских условиях проверить работоспособность
Устройства управления очень тяжело.
Рис. 6.8. Модернизированная схема регулятора сварочного тока на симисторе
160
Справочник сварщика для любителей и не только...
Автор схемы И. Н. Пронский подключил на несколько секунд ко вто-
ричной обмотке трансформатора жгут из 10 нихромовых незамкнутых
проводов сопротивлением 10 Ом диаметром 1,2 мм, что соответствует
рассеиваемой мощности 3 кВт. В первом приближении эти данные моде-
лируют дугу.
Для снятия осциллограмм (несмотря на применение фильтров) ему
пришлось в сеть питания подключить стабилизатор «Украина». Автор
схемы считает, что основным недостатком этой схемы (рис. 6.8) оста-
ется генератор пилообразного напряжения. Он имеет большие нели-
нейности [24].
Осциллограммы 1 и 2 (рис. 6.10), снятые с конденсатора С2 (рис. 6.8),
демонстрируют отклонения от идеального пилообразного напряжения
при разных емкостях конденсатора С2. Эти нелинейности связаны с экс-
поненциальным законом заряда конденсатора С2, при этом амплитуда
напряжения по емкости различна. В фазовом регулировании это непри-
емлемо, необходимо применить стабилизацию тока заряда конденсатора
С2. На рис. 6.9 конденсатор заряжается от генератора стабильного тока.
В результате «пила» становится более линейной (осц. 5).
В схеме на рис. 6.8 вместо активного сопротивления использована
обычная лампа HL1. Но в радиоэлектронике лампы являются ненадеж-
ным элементом. И действительно, при сильных вибрациях, встрясках
и ударах сварочной установки о металлические предметы нить лампы
HL1 часто обрывается. А ведь нестационарные условия эксплуатации
предусматривают любые неудобства и хорошую вибростойкость.
В схеме на рис. 6.9 И. Н. Пронский отказался от применения лампы.
Удовлетворительные результаты дает зарядно-разрядная цепь (рис. 6.9):
R1—R3; VD1—VD6, С6, С7.
Рассмотрим цепь заряда-разряда. Конденсатор С7 (С6) заряжается во
время положительного (отрицательного) полупериода напряжения сети
по цепи Rl, R2, R3, VD2 (VD1), причем максимальное напряжение на
конденсаторе ограничивается стабилитронами VD6 (VD5). Как только
управляющий импульс (осц. 7) поступает на оптотранзистор DA2.2,
он отпирается и открывает транзистор VT2, который, в свою очередь,
замыкает плечи диодной сборки VD7.
В результате через VD7 протекает ток разряда конденсаторов С6 и
С7, который отпирает симистор VS1. Конденсаторы С6 и С7 заряжа-
ются, и каждый разряжается в своем полупериоде в течение 10 мс. Для
этого необходимо, чтобы мост VD7 был открыт не более 1 мс и только
в момент отпирания симистора VS5. Поэтому после компаратора DA1 |
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
161
XS1 SAI-1
VD12V
КД226А*
VD13T"
КД226А^-
VD14
КД226А--
VD15V
КД226А--
L1
L2
SA1.2
VT1 КТ815А
R8
R5
FA1
20А
VD7
КЦ407А
IR2
|33к
С1.С2
0,1мк
IR3
ЗЗк
VD8
КЦ407А
FJRI
С2ПЗЗк
С6 VD5 С7Г"
=т= 3S=t=2SVD6
VT3
КТ315Г
VD1 VD2SZVD3
VD9 I----
КД213А R4
1.М-?-ОЕ
C1L 400 В
VD1...VD4 VD5.VD6 С6,С7
КД213А Д815Д 0, Юмк 63 В
ДФ100ПЦ
сз
0,1мко-..II ...
400 В "
DA2.2
DA1
0,эмк
0,1 мк
R9
ЗООк
си
0,1мк“Т*
Юмк
10 В
КС156А
VT4 =Ь= СЮ
КТ315Г
+ С5
=т=ЮОмк25
60В V
VS1
ТС112-Ю
R12
200к
R13
Юк
R4...R7
20к
ЮОмк 60 В
R10 ЮОк R11
ЮОк
Рис. 6.9. Модернизированная схема регулятора сварочного тока
с более линейной «пилой»
2!g§
гтановлен формирователь одиночных импульсов DD1, VD17, R20,
12 (осц. 7).
Импульсный трансформатор заменен на оптопару DA2, так как все
>ежимы роботы находятся в низкочастотном диапазоне. Как видно из
иис. 6.9, у микросхемы DD1 осталось два неиспользованных элемента И.
Законно встает вопрос, а не воспользоваться ли ими вместо VT3 и VT4?
Сказывается, из технических условий МС DD1 К561ЛА7 имеет макси-
мальную нагрузочную емкость не более 1000 пФ, а так как микросхема
Структуры КМОП, то использование ее в качестве порогового устрой-
ства без гальванической развязки с сетью не рекомендуется. Дроссели
Ll, L2, L4 аналогичны схеме на рис. 6.8.
' Немаловажным фактором является техника безопасности. Автор
Схемы использовал для настройки устройства управления сначала
Отдельный источник питания 12 В х 1 Вт, а после определенных резуль-
татов цепь питания схемы управления симистором была подключена к
162
Справочник сварщика для любителей и не только...
UC2.AB
С=0,1
Осц.1
Uci,4 в
t, мс
С=0,5
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
4-
О
Осц.2
—>
t, мс
Рис. 6.10. Осциллограммы в контрольных точках схем регулятора сварочного тока
сети 220 В (как показано на рис. 6.8 и рис. 6.9). В домашних условиях,
гараже и других непроизводственных и нелабораторных помещениях
постоянно существует вероятность поражения током, поэтому пользуй-
тетесь мерами техники безопасности [34], [59].
Эксперименты желательно проводить на изолированной подстилке,
одевать резиновые перчатки, изолировать оголенные места высокого
напряжения (220 В).
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока 163
6.4. Электронный регулятор тока
для сварочного трансформатора на тиристорах
Варианты регулировки сварочного тока
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата
является возможность регулировки рабочего тока [65]. Ранее были рас-
смотрены такие способы регулировки тока в сварочных трансформато-
рах, как:
♦ шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов;
♦ изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или
магнитного шунтирования;
♦ применение магазинов активных балластных сопротивлений и рео-
статов.
Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки.
Например, недостатками последнего способа являются:
♦ сложность конструкции;
♦ громоздкость сопротивлений;
♦ сильный нагрев при работе;
♦ неудобство при переключении.
Оптимальным является способ ступенчатой регулировки тока с помо-
щью изменения количества витков, например, подключаясь к отводам,
сделанным при намотке вторичной обмотки трансформатора.
Однако этот способ не позволяет производить регулировку тока
в широких пределах, поэтому им обычно пользуются лишь для под-
стройки тока.
Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора
связана с определенными проблемами, ведь через регулирующее устрой-
ство проходят значительные токи. Это является причиной увеличения ее
габаритов. Для вторичной цепи практически не удается подобрать мощ-
ные стандартные переключатели, которые бы выдерживали ток величи-
ной до 260 А.
Вывод.
Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то ока-
зывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз
меньше, чем во вторичной обмотке. Это указывает на целесоо-
бразность установки регулятора сварочного тока в первичную
обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры.
164
Справочник сварщика для любителей и не только...
Принципиальная схема тиристорного регулятора
На рис. 6.11 приведена схема регулятора сварочного тока на тири-
сторах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот
регулятор прост в управлении и не требует настройки.
FU1
Рис. 6.11. Принципиальная схема регулятора сварочного тока на тиристорах
Регулирование мощности происходит при периодическом отключе-
нии на фиксированный промежуток времени первичной обмотки свароч-
ного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение
тока первичной обмотки трансформатора, а, значит, и сварочной дуги,
при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры)
включены встречно-параллельно друг другу. Они поочередно открыва-
ются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.
При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденса-
торы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как
только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения
лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него
течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзи-
стором открывается и соответствующий тиристор, который подключает
нагрузку к сети.
Изменением сопротивления резистора R7 можно регулировать
момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что, в
свою очередь, приводит к изменению общего тока в первичной обмотке
сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диа-
пазона регулировки можно изменить сопротивление переменного рези-
стора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и рези-
сторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисто-
рами (рис. 6.12).
[лава 6. Схемы регулировки сварочного тока
165
R3i
VS1
КН102А-
И
R7
HR4
-- VS2
1 S KH102A
Рис. 6.12. Вариант доработки схемы
Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами рези-
стора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор
, собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А
или их импортные аналоги.
Использованные детали
г В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы ста-
Ерого образца типа П416, ГТ308. Однако эти транзисторы можно заме-
Книть современными маломощными кремниевыми высокочастотными
г транзисторами, имеющими близкие параметры. Переменный резистор
Киспользуется типа СП-2, СП4-1 или аналогичный, а постоянные рези-
[сторы — типа МЛТ, С2-23 или аналогичные. Конденсаторы — типа
Е МБМ или К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В.
Монтаж устройства
- Все детали устройства собираются на текстолитовой пластине толщи-
ной 1—1,5 мм с помощью навесного монтажа.
Внимание.
Устройство имеет гальваническую связь с сетью, поэтому все
элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть
изолированы от корпуса.
| Правильно собранный регулятор сварочного тока особой наладки не
[требует. Но необходимо убедиться в стабильной работе транзисторов в
[Лавинном режиме или, при использовании динисторов, в стабильном их
[включении. Для этого иногда может потребоваться подбор экземпляра
прибора.
166
Справочник сварщика для любителей и не только...
6.5. Простой тиристорный регулятор тока
сварочного трансформатора
Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата
является возможность регулировки рабочего тока [18], [37]. Для этого
при намотке вторичной обмотки можно сделать ее с отводами и, пере-
ключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой
способ можно только для подстройки тока, на не для его регулировки в
широких пределах.
Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансфор-
матора связана с определенными проблемами. Так, через регулирующее
устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздко-
сти, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощ-
ные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А.
Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи й пять раз меньше.
После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный
вариант решения проблемы — широко известный тиристорный регуля-
тор, схема которого изображена на рис. 6.13.
При предельной простоте и доступности элементной базы он прост
в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в
работе — работает не иначе, как «часики».
Регулирование мощности происходит при периодическом отключе-
нии на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сва-
рочного трансформатора на каждом полупериоде тока (рис. 6.14).
Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы
регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу.
Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми тран-
зисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора
Рис. 6.13. Принципиальная схема тиристорного регулятора
(лава 6. Схемы регулировки сварочного тока
167
Рис. 6.14. Принцип регулирования мощности
закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через перемен-
ный резистор R7.
Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напря-
жения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через
него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за тран-
зистором открывается и соответствующий тиристор, который подклю-
чает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по
знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начина-
ется новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности.
Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова под-
ключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регу-
лировать момент включения тиристоров от начала до конца полупе-
риода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в пер-
вичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или
уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление
переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответ-
ственно.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и рези-
сторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить дини-
сторами (рис. 6.15). Аноды динисторов следует соединить с крайними
выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4.
Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы
типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы ста-
рого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более совре-
менными маломощными высокочастотными, имеющими близкие пара-
метры [22], [26].
168
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 6.15. Вариант замены транзисторной цепи динистором
Применен переменный резистор типа СП-2, остальные — типа МЛТ.
Использованы конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряже-
ние не менее 400 В.
Правильно собранный регулятор не требует налаживания.
Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавин-
ном режиме (или в стабильном включении динисторов).
Внимание.
Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все эле
менты, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изо
лированы от корпуса.
6.6. Многофункциональные схемы
регулирования сварочного тока
Регулировка на базе моста из двух диодов и двух тиристоров
В. Р. Полянчич [30] предлагает сделать регулировку на базе моста из
двух диодов и двух тиристоров. В этом случае, кроме регулирования силы
тока, можно получить выпрямленное напряжение, которое можно приме-
нить для зарядки аккумуляторов и пуска автомобильных двигателей.
В литературе по электрическим сварочным аппаратам встречаются
такие характеристики:
♦ крутопадающие;
♦ пологопадающие;
♦ жесткие;
♦ возрастающие.
Наилучшая — это крутопадающая характеристика. Ее добиться
можно применением трансформаторов с увеличенным магнитным рас-
сеянием.
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
169
Это делается такими способами:
♦ способ 1: размещением первичной и вторичной обмоток на разных
стрежнях сердечника;
♦ способ 2: отдалением первичных обмоток от вторичных;
♦ способ 3: применением магнитного шунта.
Почти все самодельные бытовые электросварочные трансформаторы
намотаны так, что первичные и вторичные обмотки стоят на одних стерж-
нях, и, как правило, вторичные обмотки намотаны сверху первичных.
§
п
Совет.
Характеристики у таких трансформаторов не крутопадаю-
щие, и потому главный недостаток— сильное разбрызгива-
ние металла. Для того чтобы избавиться этого недостатка,
необходимо после трансформатора включить дроссель.
Для сваривания необходимо напряжение 50—80 В. Кто имел дело с про-
мышленными аппаратами, тот знает, что много таких аппаратов в режиме
«большие токи» имеют напряжение на вторичной обмотке лишь 25 В.
Если включать тиристор во второй половине полупериода напря-
жения сети, то получим «искусственно» падающую вольтамперную
характеристику. А это разрешает уменьшить массу электросварочного
аппарата.
Но для управления схемой нужна специальная обмотка на трансфор-
маторе. В.Р. Полянчич решил сделать схему, которую легко можно было
бы присоединить к дорогому сварочному аппарату.
Совет.
При создании схемы регулирования сварочного тока на тири-
сторах надо учитывать следующие нюансы. Диоды и тири-
сторы создают некоторое активное сопротивление. Надо
быть готовым к потере приблизительно до 10 % сварочного
тока. Желательно кабели брать короткими, не применять
кабелей с тонким сечением. В особенности если аппарат мало-
мощный.
Если вы сделали выпрямитель и установили его на свой аппарат, то
^выводы моста «+» и «-» не означают, что Вы имеете постоянное напря-
жение. Для того, чтобы варить постоянными электродами типа УОНИ,
нужно сгладить пульсации.
170
Справочник сварщика для любителей и не только...
о
Совет.
Есть общеизвестный способ сглаживания пульсаций — соеди-
нить последовательно с мостом выпрямителя дроссель.
Разновидности схем управляемых выпрямителей
Проведу короткий обзор управляемых выпрямителей. Мостовая
схема с последовательно включенным тиристором представлена на
рис. 6.16. Она имеет следующие недостатки:
♦ так как ток проходит через три вентиля, есть лишнее падение на-
пряжения >1 В;
♦ увеличение внутреннего сопротивления вследствие использования
лишнего вентиля;
♦ удорожание устройства, так как мы используем лишний вентиль и
лишний радиатор охлаждения;
♦ тиристор в данной схеме работает с двойной нагрузкой (через ти-
ристор всегда течет ток, тогда как диоды работают попарно VD3,
VD2, VD4, VD1), поэтому он должен быть в два раза мощнее, чем
диоды. Но учитывая легкость управления, эта схема используется
чаще всего.
Мостовая схема с двумя диодами и двумя тиристорами представлена на
рис. 6.17. В этой схеме большим недостатком является сложность управ-
ления. Ведь необходимо иметь два сигнала управления, которые смещены
по фазе один от второго на 180° и изолированы одни от вторых.
В схеме, которую предложил В. Р. Полянчич, имеются такие преиму-
щества в сравнении с другими:
♦ используются два диода и два тиристора (а в схеме рис. 6.16 четыре
диода и тиристор);
♦ легкость управления — используется один сигнал управления.
Откроется тот тиристор, на катоде которого будет «минус» входного
напряжения. Сигнал управления подается сразу на оба тиристора. Так
как аноды тиристоров соединены вместе, то можно их поставить на один
радиатор.
Рис, 6.16. Мостовая схема с последовательно включенным тиристором
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
171
Рис. 6.17. Мостовая схема с двумя диодами и двумя тиристорами
Резистор ограничения тока Ro6m необходимо рассчитывать по фор-
муле
R, = U Л (Ом),
где ивхмакс — максимальное входное напряжение;
I акс — максимальный ток управляющего электрода.
Рассмотрим работу схемы, представленной на рис. 6.18. Пусть первой
будет полярность напряжения, указанная без дужек. Тогда ток прой-
дет через диод VD4, RHaB и в момент уступки управляющего импульса
(то есть если откроется тиристор патрона АОУ103). Ток пройдет через
тиристор VS1, так как на его катоде будет «минус».
Рис. 6.18. Улучшенная схема регулировки
В следующий полупериод напряжение поменяет полярность и будет
такой, как указана в скобках. Тогда она пройдет через диод VD3, Rhbb и в
момент уступки управляющего импульса через тиристор VS2, так как на
ее катоде будет «минус».
Если необходимо сгладить пульсации напряжения, тогда к выходу
выпрямителя следует подключить конденсаторы.
Эту схему можно применить для выпрямления напряжения в транс-
форматоре, где вторичная обмотка имеет вывод от средней точки, как
показано на рис. 6.19. Схема работает как и предшествующая. Короткий
перечень устройств, где можно применить данную схему (кроме указан-
ных в названии статьи):
♦ для регулирования силы тока при электросварке;
♦ для зарядки аккумуляторов;
i ♦ в качестве пускового устройства для автомобиля;
172
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 6.19. Принципиальная схема со вторичной обмоткой,
имеющей вывод от средней точки
♦ для регулирования напряжения на вторичной обмотке трансфор-
матора с выводом от средней точки (рис. 6.19);
♦ для регулирования скорости вращения коллекторных двигателей;
♦ для регулирования температуры электронагревательных прибо-
ров;
♦ для регулирования освещения и т. д.
Есть две схемы— основная (рис. 6.20) и дополнительная (рис. 6.21).
Дополнительную схему В. Р. Полянчич разработал для случая, если нет
оптрона АОУ103 и тиристора Т112-10, Т112-16, ТО125 то ЛИ132.
Если у кого-нибудь из читателей нет силовых диодов и тиристоров
или есть сомнения, следует ли делать схему, приведенную на рис. 6.19,
то можно подвергнуть испытанию данную схему на диодах типа КД202 и
тиристорах КУ202 или аналогичных.
Схему можно подключать к выходу любого электросварочного аппа-
рата с напряжением холостого хода от 25 до 60 В. Предварительно в
схеме В. Р. Полянчич применил стабилитрон КС156А. Но некоторые
транзисторы не хотели работать при таком напряжении. Ему пришлось
напряжение стабилизации поднять до 11—15 В. Ведь имеет место одно
Рис. 6.20. Принципиальная схема устройства регулировки, основная
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
173
Рис. 6.21. Принципиальная схема устройства регулировки, дополнительная
прекрасное свойство однопереходных транзисторов: слабая зависимость
коэффициента передачи от температуры.
Детали
Резистор R2 может иметь минимальное сопротивление 360 Ом. В
\ дополнительной схеме его надо подбирать. Резистор R3 имеет сопро-
f тивление 47 кОм. Если вам не нужно заряжать маленькие аккумуляторы
| (например, 6-вольтовые емкостью 10 А/ч), где ток заряда равняется 1 А,
тогда сопротивление переменного резистора может быть меньшей — 33,
\ 22 или 15 кОм.
В Я Правило.
ш Чем меньшее сопротивление переменного резистора, тем точнее
можно будет регулировать напряжение (нов меньших границах).
В схему введен дополнительный тиристор V3 в связи с тем, что макси-
| Мальный ток АОУЮЗВ равняется 100 мА (500 мА в импульсе), а в схеме
I применяются тиристоры с током управления 1 А.
( Совет.
|ЙгУ| Для маленьких тиристоров с током до 80 А можно применять
управление прямо от оптрона АОУЮЗВ. Диоды ВЛ200 и тири-
сторы ТЛ200 применены по той причине, что они наиболеерас-
l пространены и к ним легко найти радиатор.
174
Справочник сварщика для любителей и не только...
Если электросварочный аппарат мощный и будет использоваться для
интенсивной работы, тогда надо применить:
♦ диоды типа Д161—Д320, ДЛ123—ДЛ320, Д171—Д400 и т. д.;
♦ тиристоры типа Т123—Т320, Т133—Т400 и Т143—Т400 и т. д.
Внимание.
Диоды и тиристоры обязательно должны быть на радиаторах.
Кто применяет электросварочный аппарат для интенсивной
работы, желательно сделать принудительное охлаждение вен-
тилятором.
Как правило, силовые диоды и тиристоры выпускаются на обратное
напряжение, не меньшее 300 В, поэтому можно не сомневаясь покупать
любой диод на соответствующий ток.
Совет.
Igjl Если электросварочный аппарат часто применяется для
резки, тогда желательно вывести отдельные кабели прямо от
вторичной обмотки.
Возьмите любой электросварочный аппарат промышленного произ-
водства— там будет указан такой параметр ПН (продолжительность
нагрузки). Бывают аппараты с ПН 20 %. Это означает, что после 20 мин.
работы — 80 мин. перерыва.
В данной схеме показаны включения амперметра и вольтметра.
Амперметр (0—20 А) используется для контроля тока зарядки аккуму-
ляторов, а вольтметр — для контроля напряжения вторичной обмотки.
По нему можно ориентироваться, при каком напряжении и каким элек-
тродом варить. Его можно было бы не применять (более просто было бы
поставить отметки вокруг переменного резистора).
Но всегда лучше наглядно смотреть на смену напряжения, поэтому
очень желательно поставить вольтметр. В разных местах и в разное
время напряжение бывает разным, а потенциометр жестко держит угол
включения тиристора.
Использование схемы для запуска двигателя автомобиля
Почти каждый собственник автомобиля знает, как тяжело при силь-
ном морозе запускать двигатель. Кроме того, что надо долго крутить
Глава6. Схемы регулировки сварочноготока
175
стартер — на аккумулятор идет большая перегрузка. С помощью дан-
ного выпрямителя будет довольно легко запустить двигатель, и глав-
ное — не будет нагрузки на аккумулятор. Так как у любого из читателей
разные автомобили, разные электросварочные аппараты и, главное, раз-
ные аккумуляторы (кроме того, разной степени пригодности), поэтому
тяжело сразу рекомендовать, при каком напряжении делать запуск дви-
гателя.
В общем, это можно делать так. Первый раз работают двое. Вы
по вольтметру выпрямителя выставляете напряжение 20—25 В.
Присоединяете к аккумулятору плюсовый вывод. Ваш напарник вклю-
чает стартер, и тогда вы подключаете минусовый вывод к массе авто-
мобиля. Если стартер слабо крутится, увеличиваете потенциометром
напряжение, пока автомобиль не заведется.
Отсоединяете минусовый вывод от шасси, смотрите на показания
вольтметра и увеличиваете показатели на 2—5 В. Тогда можно поста-
вить отметку на вольтметре.
В следующий раз вы можете заводить автомобиль один. Проверяете
по вольтметру напряжение и присоединяете плюсовый вывод к одно-
именному на аккумуляторе, минусовый подтягиваете к сидению шофера
поближе. Садитесь за руль, включаете стартер и соединяете минусовый
вывод к массе (в кабине всегда обнаружится масса).
Как только в автомобиле заработал двигатель, отсоединяете минусо-
'вый вывод от массы и выключаете стартер. Можно было бы соединить
оба.вывода выпрямителя к аккумулятору, но надо учитывать, что тогда
'зарядный ток аккумулятора может достичь 100—150 А. Поэтому нельзя
^гарантировать, что это не вредно для аккумулятора.
Имея дома автомобиль ЗИЛ-157 КД, В. Р. Полянчич так и делает, но
надо учесть следующее: на ЗИЛ-157 стоит аккумулятор 6СТ-90 (у большин-
ства легковых автомобилей 6СТ-60 максимум) и у него маленький свароч-
ный аппарат (ток короткого замыкания на вторичной обмотке 200 А).
| Если вы поменяете аккумулятор, надо будет заново отрегулировать
напряжение.
Совет.
Главное — сначала ключом зажигания включить стартер на
автомобиле, а потом подключить минус к массе автомобиля.
Тогда ток распределится между стартером и аккумулятором,
а, кроме того, аккумулятор ограничит напряжение на уровне
10—15 В.
§
176
Справочник сварщика для любителей и не только...
Отладка схемы
Возьмем самый худший случай— единственным доступным прибо-
ром является авометр (тестер). Подключите к выходу вторичной обмотки
электросварочного аппарата любой диодний мост на обратное напря-
жение не меньше 100 В и вольтметром замерьте напряжение на выходе
моста. После этого ко вторичной обмотке подключите выпрямитель и
на его выходе замерьте напряжение (потенциометром ищут наибольшее
напряжение). Оно должно быть меньше, чем в первом случае, на 3—5 В
(так как силовые диоды и тиристоры имеют большее Unp, чем обычные).
Конденсатором С1 добейтесь максимального напряжения. Его емкость
может быть 0,1—0,3 мкФ. Сопротивление R2 можно уменьшить до
360 Ом. Если на вашем сварочном трансформаторе Uxx > 45 В, то V2 может
быть АОУ103А. Транзистор КТ117 желательно, чтобы был светлый (те,
что покрашены в металлической цвет, почему-то работают хуже).
В схеме (рис. 6.22) оптрон V3 может быть ТО132-25, ТО132-40,
ТО2-40, ТО2-Ю, ТО125, любой класс напряжения. Под ТО125 надо раз-
работать плату самостоятельно. Надо сразу заметить, что в дополни-
тельной схеме чуть уже диапазон регулирования.
Относительно амперметра. В схеме показана шкала 0—20 А. Можно
поставить амперметр на 10 или на 5 А. Шкала на 20 А показана потому,
что от электросварочного аппарата можно заряжать аккумулятор
6СТ190 (зарядный ток 19 А).
Вольтметр. На схеме показан с диапазоном 0—60 В. Может, кое-кому
хватит диапазона 0—50 или 0—45 В. Силовые тиристоры имеют готовые
клеммы на управляющем электроде, поэтому в платах показаны отвер-
стия 04 для крепления.
Если у Вас нет вольтметра, то можно сделать индикатор на светодио-
дах (рис. 6.22).
HL1 — HLn АЛ307А, Б, К или АЛ102А, Б, Г;
VD1— КС210, VD2— КС215, VD3— КС224 или КС524, VD4 —
КС527, VD5 — КС530;
R1 — Rn 6,8 кОм (1 Вт).
Рис. 6.22. Схема индикатора на светодиодах
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
177
Этот индикатор можно продолжить и дальше: КС533, КС536 и т. д.
Необходимо учитывать падение напряжения на светодиоде. Если,
например, стоит стабилитрон КС210 (будем считать его прецизионным)
на напряжение стабилизации 10 В, то он брюзжит при напряжении 10
плюс (~ 2 В), то есть 12 В. И так на каждом стабилитроне надо прибав-
лять примерно 2 В.
Применение дросселя
Теперь относительно дросселя. Его присутствие более чем жела-
тельно. Без дросселя тоже можно варить электродами АНО, но может
быть большое разбрызгивание металла. Применяют разные типы дрос-
селей, и часто размеры дросселя равняются размеру сварочного транс-
форматора.
Но есть способ делать маленькие дроссели. Если скажем минималь-
ное сечение железа для сварки принимают 50 см2, то дроссель можно
? делать в 3 или 4 раза меньшим.
| Суть в намотке. Надо на Ш-пластинах блока сердечника на среднем
? стержне наматывать две полуобмотки. Сначала наматывают одну полу-
| обмотку в одну сторону. После окончания намотки провод не обрежут,
[а начинают наматывать тем же проводом другую полуобмотку, но в
^противоположную сторону. Если Вы, скажем, сперва вели намотку по
Iчасовой стрелке, то потом другую полуобмотку надо наматывать против
кчасоцой стрелки.
г Диаметр провода должен быть приблизительно таким, как на вторич-
ной обмотке трансформатора. Желательно, чтобы витков было не мень-
|шее 60 (30 в одну сторону и 30 в другую).
ь Но если у Вас есть время, можете поэкспериментировать и попро-
[бовать намотать дроссель с меньшим числом витков — может, хватит и
&20 витков.
? Дроссель необходимо ставить по двум причинам.
Причина 1. Включая тиристоры позже, чем в момент естественного
^включения, мы тем самим уменьшаем продолжительность времени
^напряжения. Поэтому, если трансформатор не имеет крутопадающей
^характеристики, — будет большое разбрызгивание металла. Кое-кто из
Ь читателей сделает следующий вывод — лучшее не делать данное устрой-
г ство для регулирования. Может, не все читатели знают, что к электродам
[ типа АНО делают добавки, которые поддерживают горение дуги после
178
Справочник сварщика для любителей и не только...
исчезновения напряжения. Если вы поставите дроссель, то стабилизи-
руете ток сварки.
Причина 2. Если Вы поставите дроссель, то сможете вести сварку
любым электродом плюс сможете сваривать чугун и алюминий. Замечу,
Рис. 6.23 Печатные платы схем рис. 6.20 и рис. 6.21
Гйава 6. Схемы регулировки сварочного тока
179
что сварку алюминия и чугуна надо вести обратной полярностью, то
есть к электроду должен быть подведен «минус» моста.
Печатные платы схем рис. 6.20 и рис. 6.21 показаны на рис. 6.23.
6.7. Фазовая регулировка тока сварочных
трансформаторов
Фазовая регулировка тока ТДЭ101У2
Выпускаемый промышленностью сварочный аппарат ТДЭ101У2 как
нельзя лучше подходит для работы в бытовых условиях. Небольшой ток
потребления порядка 17 А при сварочном токе 100 А, небольшие габа-
риты и вес делают его довольно привлекательным. На страницах журна-
лов (например, Радиоаматор) писалось о ремонте и доработке данного
аппарата [35], [49], [50]. В этом разделе речь пойдет о модернизации
^системы управления и защите сварочного аппарата.
Сварочный аппарат ТДЭ101У2 относится к тиристорным транс-
форматорам (ТТ) с цепью подпитки [27]. В основу ТТ положен способ
•азового регулирования тока. Основным узлом ТТ является тиристор-
ый фазорегулятор (ФР) VS1, VS2, работающий в комплекте с силовым
рансформатором Т2 (см. рис. 6.24).
Способ фазового регулирования переменного тока основан на преоб-
азовании синусоидального тока в знакопеременные импульсы с регули-
уемой амплитудой и длительностью. Для компенсации быстрой деио-
изации дугового промежутка в паузы между импульсами применена
епь подпитки, состоящая из дросселя L1, включенного параллельно
иристорам и имеющего слабую магнитную связь со сварочным транс-
форматором. По данным экспериментов, для стабильного горения дуги
ри ручной дуговой сварке достаточен ток 10—15 А.
к Система импульсно-фазового управления собрана по классической
Схеме на однопереходном транзисторе с использованием вспомогатель-
ного трансформатора для управления силовыми тиристорами [27].
f Пред лагаемая А. А. Татаренко модернизированная схема управления и
Защиты позволяет регулировать сварочный ток трансформатора в широких
Пределах. Это дает возможность применять аппарат в качестве мощного
Источника тока, например, для сварки проводов, скруток при электромон-
таже или для питания мощного нихромового резака для пенопласта.
180
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 6.24. Принципиальная схема тиристорного фазорегулятора
Схема защиты позволяет контролировать температуру нагрева сер-
дечника трансформатора, обмоток и силовых тиристоров и при превы-
шении заданной температуры отключает трансформатор. Конструкция
не содержит электромагнитных реле, что повышает ее надежность.
Алгоритм работы устройства аналогичен описанному в [50].
Принципиальная электрическая схема
Принципиальная электрическая схема (см. рис. 6.24) состоит из
блока питания, собранного по классической схеме на трансформаторе
Т1, диодном мосте VD1—VD4, стабилизаторе DA2. На элементе DD1.1
ИМС DD1 собран формирователь синхроимпульсов в момент перехода
сетевого напряжения через нуль [45]. На элементах VD5, Cl, R2 собран
генератор пилообразного напряжения [16].
С ГПН напряжение поступает на инверсный вход компаратора
напряжения DA1.2. На прямой вход поступает управляющее напряже-
шге с резистора R15. ШИМ-последовательность с выхода компаратора
поступает через элемент DD1.2 на вход оптрона U1, включенного в цепь
тиристорного контактора VS1, VS2. Таким образом происходит регули-
рование сварочного тока.
На элементах DA1.1 и DD1.3 по классической схеме собран тер-
морегулятор. Входной сигнал формируется делителем напряжения
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
181
VT1—VT3, R23. Опорное напряжение снимается с RIO, Rll, R13 соот-
ветственно. В качестве термоэлементов использованы «старенькие» гер-
маниевые МП42. Пределы регулирования температуры определяются
номиналами резисторов RIO, R13.
При достижении заданной температуры перегрева на выходе DD1.3
появляется высокий логический уровень, отключая через оптрон U2
с функцией ZCC через защитный тиристорный контактор VS3, VS4.
После охлаждения схема возвращается в рабочее состояние.
Детали
В схеме применены резисторы МЛТ-0,125, МЛТ-0,25. Конденсаторы —
малогабаритные импортного производства. Причем конденсатор С1
должен быть с минимальным ТКЕ. Трансформатор Т1 — малогаба-
ритный с напряжением 9 В при токе нагрузки до 150 мА. Транзисторы
VT1—VT3 — МП39—МП42. Светодиоды VD9—VD12 — малогабарит-
ные трехмиллиметровые импортного производства разных цветов свече-
ния, применены для индикации состояния схемы.
Оптрон U1 может быть МОС3021, 3023, 3051, 3053. Оптрон U2 —
МОС3061, 3063, 3162, 3163. Диодный мост VD1—VD4 — зарубеж-
ного производства на ток до 1 А. Стабилитрон VD13 — КС147, КС156.
Транзисторы VT1—VT3 клеят эпоксидной смолой через прокладки из
стеклоткани, как описано в [50], к обмотке Wl, W2 сварочного транс-
форматора, к тиристору VS1 или VS2 силового контактора. Тиристоры
•VS3, VS4 устанавливают на радиаторы площадью 100 см2.
Наладка
Правильно собранная схема начинает работать сразу. Наладку про-
изводить при отключенной силовой части. Включить схему, осциллогра-
фом проверить:
♦ наличие синхроимпульсов на выводе 11 DD1.1;
♦ наличие напряжения пилообразной формы на конденсаторе С1;
♦ изменение ШИМ-последовательности на выводе 7 DA1.2.
При необходимости можно подобрать величину резисторов R5, R6 по
максимальному входному току в зависимости от типов оптронов:
♦ 15,5,15,5 мА в порядке перечисления для U1;
♦ 15,5,10,5 мА для U2.
Справочник сварщика для любителей и не только...
Подбором величин сопротивлений RIO, R13, Rll, R16 выставить пре-
делы регулирования сварочного тока и температуры нагрева аппарата
[50], подогревая шляпки транзисторов феном и контролируя темпера-
туру термометром.
Подключить вместо сварочного трансформатора лампу накаливания
и просмотреть осциллографом симметрию импульсов регулируемого
напряжения на нагрузке (в редких случаях может понадобиться подбор
тиристора). Затем проверить работу схемы в целом, при необходимости
корректируя пределы регулирования.
6.8. Регулятор напряжения
сварочного аппарата
Назначение
Регулятор предназначен для использования совместно с любым сва-
рочным аппаратом постоянного тока. Достоинством данного регулятора
является возможность регулирования в широких пределах выходного
напряжения сварочного аппарата [8].
Предлагаемый вниманию читателей регулятор напряжения разрабо-
тан Л. Д. Богославцем на основе устройства, описанного в [9], которое
хорошо зарекомендовало себя в течение нескольких лет.
Принципиальная схема
Основу регулятора напряжения (рис. 6.25) составляет фазоимпульс-
ный регулятор на аналоге однопереходного транзистора (VT1, VT2).
На этом аналоге собран генератор коротких отрицательных импульсов,
используемых для управления мощным транзистором VT3.
Питается генератор трапецеидальным напряжением, получаемым
благодаря ограничению стабилитроном VD1 отрицательных полуволн
синусоидального напряжения, следующих с частотой 100 Гц. С появле-
нием каждой полуволны такого напряжения начинает заряжаться кон-
денсатор С1.
Скорость зарядки конденсатора С1 определяется делителем Rl, R2.
Как только напряжение на конденсаторе достигает порога открыва-
Г Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
183
s ния аналога однопереходного транзистора, на резисторе R7 появляется
^отрицательный импульс, открывающий транзистор VT3 (порог открыва-
ния аналога однопереходного транзистора устанавливают переменным
^резистором R4 — регулятором напряжения данного устройства).
I Накопленный в течение полупериода заряд конденсатора С2 откры-
вает при этом тиристоры выпрямительного моста сварочного аппарата.
Момент открывания тиристоров относительно начала полупериода
^напряжения на вторичной обмотке сварочного трансформатора опреде-
гляет мощность в нагрузке.
I Введение в схему конденсатора С2 и резистора R13 позволило при-
кменить в регуляторе маломощный (мощностью 5—10 Вт) трансформа-
Г тор питания Т1. Резисторы R11 и R12 ограничивают токи, протекающие
Р<ерез транзистор VT3 и управляющие электроды тиристоров, а диоды
fVlУ2. и VD3 защищают транзистор VT3 от высоковольтных импульсов
Напряжения, возникающих при коммутации больших токов.
Совет.
Если мощность управляющих импульсов окажется недостаточ-
ной в случае применения более мощных тиристоров, то необ-
ходимо использовать трансформатор питания регулятора с
большим напряжением на вторичной обмотке. Сопротивление
резистора R6 и мощность резистора R13 нужно при этом уве-
личить. Так, при напряжении на вторичной обмотке 20 В сопро-
тивление резистора R6 должно быть равным 510 Ом, а мощ-
ность резистора R13 увеличивается в 2 раза.
184
Справочник сварщика для любителей и не только...
Детали
Кроме указанных на схеме, в регуляторе можно применить другие
детали соответствующей структуры и мощности. Переменный рези-
стор R4 любого типа, сопротивлением 10—47 кОм. Транзистор VT3
установлен на пластинчатом радиаторе площадью примерно 10 см2.
Схема собрана на печатной плате размерами 125x50 мм (рис. 6.26).
Расположение элементов на плате показано на рис. 6.27.
Наладка
Наладка регулятора сводится к установке путем подбора резисторов
R3 и R5 — соответственно верхнего и нижнего пределов регулирования
напряжения.
На выходе сварочного аппарата необходимо установить нагрузочный
резистор R14*, который обеспечит открывание тиристоров без внешней
нагрузки и, следовательно, индикацию устанавливаемого выходного
напряжения вольтметром PU1.
Рис. 6.26. Печатная плата
Рис. 6.27. Расположение элементов на печатной плате
(лава 6. Схемы регулировки сварочного тока
185
6.9. Сварочный трансформатор
с плавным регулированием
сварочного тока
Постановка задачи
Основой всех сварочных аппаратов является источник тока. Самым
ростым и, по всей видимости, наиболее распространенным является
варочный трансформатор [42].
При сварке штучными электродами возбуждение сварочной дуги
ачинается с короткого замыкания сварочной цепи — контакта между
пектродом и деталью. При этом выделятся тепло, место контакта
ыстро разогревается. На этой стадии от источника требуется повышен-
ое напряжение.
В дальнейшем сопротивление дугового промежутка уменьшается, что
отводит к снижению напряжения. В процессе сварки капли электрод-
го металла отрываются от электрода и попадают в сварочную ванну,
отводя к частым коротким замыканиям сварочной цепи.
При каждом очередном коротком замыкании напряжение снижается
нулевого значения, при этом происходит лавинообразное нарастание
ка до уровня тока короткого замыкания, т. е. тока, который макси-
льно может обеспечить сварочный источник.
Это, в свою очередь, ведет к разбрызгиванию металла электрода,
торый предназначался для заполнения шва. Сварщики говорят о том,
о варит «жестко», разбрызгивает, шов плохо формируется.
Требования к источнику питания сварочной дуги
Исходя из условий, в которых проходит процесс сварки, можно опре-
лить, каким требованиям должен отвечать источник питания свароч-
й дуги.
Требование 1. Напряжение холостого хода должно быть достаточным
я легкого возбуждения дуги и в то же время не должно достигать зна-
ний, опасных для жизни человека. Особенно это касается источников
эеменного тока.
Требование 2. Напряжение на дуге должно быстро реагировать на
шу дуги, т. е. источник должен иметь хорошие динамические свой-
а. Статическая характеристика источника для ручной сварки, выра-
ющая зависимость напряжения на выходе в функции от протекает
186
Справочник сварщика для любителей и не только...
щего тока, должна иметь явно выраженный уклон. Такой вид кривой
называют крутопадающей зависимостью UHCT = f(ICB).
Требование 3. Величина тока короткого замыкания должна ограничи-
ваться за счет свойств источника и не превышать сварочный ток более
чем на 40—50 %. Также должно обеспечиваться длительное пребыва-
ние в режиме короткого замыкания сварочной цепи без перегрева или
повреждения обмоток.
Вывод.
Вышеприведенные требования лишь частично обеспечиваются
в ряде любительских конструкций. Особенно это касается
обеспечения крутизны графика Uucm = f(Ice) и требований в
части безопасности выходных напряжений. Не лучше обстоит
дело и со способами регулировки сварочного тока.
Вывод дополнительных отводов первичной обмотки
В подавляющем большинстве любительских конструкций регули-
ровка сводится к выполнению дополнительных отводов первичной
обмотки трансформатора. Такое решение хотя и является очевидным с
точки зрения простоты, тем не менее ведет к усложнению конструкции
самой дорогой части сварочного аппарата — его трансформатора — и
повышению его стоимости. В конструкции появляются переключатели с
подвижными контактами, которые являются одними из самых ненадеж-
ных элементов. Да и технический уровень исполнения такого аппарата
примитивен.
Правда, существуют конструкции с подвижными элементами (катуш-
ками или магнитными шунтами). Но такие конструкции влекут за собой
необходимость изготовления дополнительных механических узлов, которые
многим не хотелось бы делать и которые значительно увеличивают трудоем-
кость конструкции в целом. Где же решение проблемы регулятора тока?
Применение трансформатора с тиристорным регулятором
Одним из решений проблемы однофазного регулируемого сварочного
трансформатора является применение так называемого тиристорного
трансформатора, т. е. обычного трансформатора с двумя обмотками
(первичной и вторичной), снабженного тиристорным регулятором.
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
187
Практически все схемы подобных любительских сварочных устано-
вок имеют недостаток, который переносится их авторами из схемотех-
ники обычных фазовых регуляторов, предназначенных для управления
нагревом электропечей или изменения яркости ламп накаливания.
При традиционном построении силовой части тиристорных фазо-
вых регуляторов при попытке обеспечения малых токов паузы между
импульсами становятся столь значительными, что никакие дополнитель-.
ные меры не позволяют стабилизировать горение дуги.
Но специфика схемы, предназначенной для работы со сварочным
оборудованием, состоит в том, что необходимо обеспечить непрерыв-
ность горения дуги, не доводя до деионизации дугового промежутка и
погасания дуги в паузах между импульсами.
Столкнувшись с этой проблемой, полезно будет вспомнить, что в
сварке нет необходимости регулировать ток от нуля до максимума.
Достаточно производить его регулировку в необходимом диапазоне зна-
чений. В промышленном сварочном оборудовании такого типа вводятся
^специальные цепи для подпитки дуги в паузах между импульсами. На
|рис. 6.28 показана схема включения сварочного трансформатора с тири-
сторным регулятором в цепи его первичной обмотки.
| Первичная обмотка трансформатора включена через дроссель с
^достаточно большой индуктивностью. Два тиристора регулятора вклю-
чены встречно-параллельно дросселю. При полностью закрытых тири-
сторах ток трансформатора ограничивается дросселем, имеющим
довольно большое индуктивное сопротивление.
| Тиристоры, открываясь, шунтируют дроссель, что приводит в конеч-
ном счете к увеличению тока сварки. При любых углах открытия тири-
Второв ток первичной обмотки в паузах между импульсами не снижается
ИО нуля, тем самым обеспечивается стабильное горение дуги при любых
•токах сварки. По аналогичной схеме в прошлые годы промышленностью
йсерийно выпускался сварочный трансформатор ТЗР-500. Дроссель Др1
Рис. 6.28. Схема включения сварочного трансформатора
с тиристорным регулятором в цепи его первичной обмотки
188
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 6.29. Вариант намотки дросселя
(рис. 6.29) может быть намотан на трансформаторном железе, аналогич-
ном сердечнику сварочного трансформатора.
Особенности трансформатора таковы:
♦ площадь поперечного сечения сердечника дросселя для трансфор-
матора на ток сварки 120—160 А должна быть ориентировочно
40 х 50 мм;
♦ диаметр провода выбирают равным диаметру провода первичной
обмотки;
, ♦ количество витков составляет 80—120;
♦ воздушный зазор — около 1,5 мм.
Эти цифры весьма ориентировочные и требуют некоторого уточне-
ния для конкретной конструкции.
Данные трансформатора Т1 определяются исходя из таких исходных
данных, как напряжение питания сети, максимальный сварочный ток и
напряжение на вторичной обмотке при холостом ходе. Преимуществами
- указанной ниже схемы являются плавность регулирования и возмож-
ность применения готового трансформатора, имеющего всего две
обмотки без отводов.
Недостаток— необходимость установки довольно мощного дрос-
селя. В качестве схемы управления для фазового регулятора может
применяться схема практически любого регулятора, обеспечиваю-
щая привязку угла открытия тиристоров к переходу через «0» сетевых
импульсов и управление двумя тиристорами, включенными встречно-
параллельно. Это может быть и регулятор с импульсным трансформа-
тором на выходе, и с оптронными тиристорами. Интересным, современ-
ным решением может быть выполнение схемы управления тиристорами
регулятора на базе микроконтроллера с узлом цифровой индикации.
Если дополнить схему фазового регулятора цепями обратной связи, то
появится возможность формировать зависимость напряжения от сва-
рочного тока. '
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока 189
6.10. Устройство для защитного отключения
электросварочного аппарата
Внимание.
Электросварочный аппарат на холостом ходу имеет опасное
напряжение для обслуживающего персонала. Предлагаемое прос-
тое устройство обеспечивает защитное отключение электро-
сварочных аппаратов постоянного и переменного тока.
Защитное отключение производится симметричным ключом, состо-
ящим, из тиристоров VS1 и VS2, включенных в силовую цепь электро-
сварочного аппарата [62]
При этом управляющие электроды тиристо-
ов соединены через встречно-соединенные стабилитроны VD1 и VD2.
абота устройства заключается в следующем (см. рис. 6.30).
При разомкнутой цепи дуги (электрод 1 не касается свариваемого
редмета 2) лавинного пробоя стабилитронов нет, следовательно, тири-
горы симметричного ключа закрыты. При замыкании электрода на сва-
иваемый предмет происходит лавинный пробой стабилитронов VD1,
Т>2 в зависимости от полуволны переменного напряжения и включа-
тся либо тиристор VS1, либо VS2.
На электрод 1 подается напряжение, и зажигается дуга. Цепь пита-
ия стабилитрона VD2:
от «+» источника через сопротивление «катод-управляющий
электрод» VS2, стабилитрон VD2, стабилитрон VD1
(как обычный диод), через сопротивление управляющего
электрода VS1 на «-» источника питания.
VS1
ТЛ2-200
X VS2
Т ТЛ2-200
43—н—
VD1 VD2
Д815В Д815В
Рис. 6.30. Схема устройства защитного отключения
электросварочных аппаратов постоянного и переменного тока
190
Справочник сварщика для любителей и не только...
При этом дуга зажигается через тиристор VS1. При окончании сварки
или при случайном разрыве дуги лавинный пробой стабилитрона VD2
прекращается, и отключается тиристор VS2. Напряжение на электроде 1
отсутствует. Аналогично выключается VS1 в зависимости от полуволны
переменного напряжения.
Тиристоры должны быть установлены на охладители, рекомендуемые
для тиристоров штыревой конструкции. Устройство в наладке не нужда-
ется.
6.11. Универсальный тиристорный регулятор
сварочного аппарата
Базовая схема (рис. 6.31) разработана для сварочного выпрямителя,
который позволяет получить высокое качество сварочной дуги в диа-
пазоне токов 30—160 А при использовании нержавеющих электродов.
В выпрямителе можно применять любой трансформатор с напряжением
вторичной обмотки от 28 до 60 В и током до 160 А, в т. ч. обычные транс-
форматоры с «жесткой» характеристикой и не совсем правильно рассчи-
танные сварочные трансформаторы, которые при сварке сильно «садят»
питающую сеть [23].
Рис. 6.31. Принципиальная схема универсального тиристорного регулятора
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
191
VD1, VD3 D160; VD2, VD4, VD5, VD6 КД521; VS1, VS2 Т160; VD7,
VD8 КД212А; VD9 Д814А; VD10 Д814Д; VD11—VD19 КД521А; VT1
КТ361Б; VT3, VT5 КТ315Б; VT2 КТ503Е; VT4 КТ502Е; VT6 КТ972А;
VT7 КТ814Г.
С1 20,0x16 В; С2 200,0x25 В; СЗ 47,0x16 В; С4 22,0x63 В; С5 1,0x160 В;
С6 50000,0x50 В.
R1 0,15 Ом; R2 1 кОм; R3 270 кОм; R4 8,2 кОм; R5 10 кОм; R6 1 кОм;
R7 470 Ом; R8 0,002 Ом; R9 30 Ом; R10 300 Ом; R11 2 кОм; R12 5,1 кОм;
R13 1 кОм; R14 2 кОм; R15 330 Ом; R16 8,2 кОм; R17 1,5 кОм; R18 20
кОм; R19 12 кОм; R20 10 кОм; R21 2 кОм; R22 10 кОм; R23 1 кОм; R24
6,2 кОм; R25 1 кОм; R26 10 кОм.
Сварочный ток можно плавно регулировать резистором R5, выведен-
ным на переднюю панель выпрямителя. Схема ограничивает напряже-
ние холостого хода выпрямителя до 30—40 В, что обеспечивает более
безопасную работу сварщика и позволяет использовать конденсатор
выходного фильтра С6 с рабочим напряжением от 30 В.
Введение обратной связи по току (сигнал снимается с датчика тока
R8) ограничивает ток короткого замыкания и стабилизирует сварочный
[ток при колебаниях напряжения в сети. Это особенно важно при работе
(от «слабой» сети, что часто случается в сельской местности и при боль-
|шой длине подводящих проводов.
! При изменении некоторых элементов схемы ее можно использо-
|вать для создания регулирующих выпрямителей на токи от 1 до 1000 А,
[например, автомобильных пускозарядных устройств, мощных свароч-
|ных выпрямителей.
| В схеме применено минимальное количество самых доступных и
{Дешевых компонентов, наладка схемы простая.
I Схема разработана В. Н. Каплуном с учетом традиционных схемотех-
1йических решений и удобства монтажа силовых элементов и требований
^Универсальности схемы. На элементах VS1, VS2, VD1, VD4 выполнен
^управляющий мостовой выпрямитель. На элементах R16—R18, R25,
|VD12, VD13, VT3 собрана схема разрядки конденсатора С5 генератора
^пилообразного напряжения (ГПН) в момент перехода напряжения сети
гчерез 0.
t Пороговое устройство выполнено на элементах R20—R24, VD14,
|VT4, VT5. Момент срабатывания порогового устройства от сигнала
|ГПН, а следовательно, и угол открывания VS1 и VS2 зависят от напря-
Ежения на эмиттере VT5. Оно определяется сигналами с датчика тока R8,
192
Справочник сварщика для любителей и не только...
каскада ограничения выходного напряжения (R6, R11 — R15, С4, VD9,
VD11, VT2) и сопротивлением резистора R5.
Резистор R5 задает начальное смещение на базе VT1 и определяет
величину выходного тока, при которой падение напряжения на датчике
тока R8 достаточно для открывания VT1. При повышении выходного
напряжения выше порогового (определяется положением движка под-
строечного резистора R13) ток транзистора VT2 через резистор R6
также открывает VT1.
При этом повышается напряжение на эмиттере VT5. Угол открыва-
ния тиристоров автоматически поддерживается таким, чтобы выходной
ток и выходное напряжение не превышали установленных значений.
Каскад-генератор тока 4 А (на Rl, R2, VD16, VD17, VT6) формирует
ток, необходимый для открывания тиристоров VS1 и VS2 и развязываю-
щих диодов VD7 и VD8.
Генератор тока 20 мА (на R9, R26, VD4, VD5, VT7) и параметри-
ческий стабилизатор (RIO, VD10) обеспечивают стабильное напря-
жение.
Конденсатор С6 (выходной фильтр) совместно с дросселем L1 соз-
дают условия для стабильного и «мягкого» зажигания и горения свароч-
ной дуги.
Оптимальное выходное напряжение трансформатора (при максимальном
токе, который должен обеспечивать выпрямитель) составляет 28—35 В.
D Примечание.
Можно использовать и трансформаторы с выходным напряже-
нием до 60 В, но это может ухудшить стабильность горения
дуги при малых выходных токах.
Дроссель L1 можно выполнить на любом подходящем сердечнике из
трансформаторной стали сечением 15—25 см2 с немагнитным зазором
0,5 мм. Количество витков должно быть 50—80, сечение провода — не
менее 10 мм2.
Конденсатор С6 следует набрать из электролитических конденсато-
ров с рабочим напряжением не менее 30 В, общей емкостью не менее
30000 мкФ. Диоды VD1, VD3, тиристоры VS1 и VS2 можно использовать
практически любые, рассчитанные на ток не менее 160 А, устанавливая
их на радиаторы.
При использовании трансформатора, имеющего две обмотки на
напряжение 28—35 В, их нужно соединить последовательно, среднюю
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
193
Рис. 6.32. Расположение элементов
Рис. 6.33. Печатная плата устройства
точку соединить с точкой соединения катодов VD1 VD3, а сами диоды
VD1 и VD3 исключить из схемы. На рис. 6.32 показано расположение
^Элементов, а на рис. 6.33 — печатная плата устройства.
| В качестве датчика тока R8 В.Н. Каплун использовал сложенный
вчетверо и зажатый между клеммами отрезок нержавеющей проволоки
” мм. Расстояние между клеммами должно составлять 55 мм.
ИД Совет.
1И1 Можно использовать в качестве датчика тока часть свароч-
ного кабеля, подобрав участок такой длины, чтобы при мак-
I сималъном выходном токе падение напряжения на нем состав-
194
Справочник сварщика для любителей и не только...
ляло примерно 0,3 В. Данное условие должно соблюдаться при
выборе других материалов и конструкций для датчика.
На рис. 6.34 изображены упрощенные электромонтажные схемы при
различных конструкциях датчика тока.
Управляющая электронная схема не использует отдельного источ-
ника питания. Поэтому удобно выполнить выпрямитель отдельным кон-
структивом. Он должен иметь:
♦ два входа для подачи переменного напряжения от трансформатора;
♦ два выхода для подключения сварочного кабеля;
♦ регулятор тока и амперметр на передней панели.
В качестве амперметра можно использовать практически любой
стрелочный прибор, измеряющий напряжение на датчике тока R8, если
включить его через соответствующее гасящее сопротивление и програ-
дуировать шкалу.
Для наладки выход схемы нужно нагрузить сопротивлением 10 Ом,
мощностью не менее 100 Вт. Резистор R5 нужно устанавить в положение
минимального сопротивления, а движок R13 — в верхнее положение.
Включить выпрямитель и проверить изменение выходного напряже-
ния при вращении движка R13 в пределах 24—36 В. При необходимости
подобрать R12. Затем закоротить выход схемы. Вращая движок R5, про-
верить изменение выходного тока в пределах 30—160 А. Можно изме-
рять ток первичной обмотки трансформатора, умножая его значение на
коэффициент трансформатора.
К сварочному
кабелю
2...5*м /
К точке "А" платы «—
Рис. 6.34. Упрощенные электромонтажные схемы
при различных конструкциях датчика тока
Глава 6. Схемы регулировки сварочного тока
195
Если в положении максимального сопротивления R5 выходной ток
выше (ниже) 160. А, соответственно следует увеличить (уменьшить)
сопротивление датчика R8, изменяя расстояние между клеммами (длину
участка кабеля).
Пределы регулирования выходного тока резистором R5 изменить,
подбирая резистор R4. Подключить нагрузку 10 Ом, резистором R13
установить напряжение на выходе 30—36 В. После этого отключить
резистор 10 Ом и проверить работу выпрямителя во всем диапазоне
выходного тока, зажигая сварочную дугу.
При использовании схемы для конструирования устройств для авто-
мобилей применяют трансформаторы, обеспечивающие при токах 160—
300 А выходное напряжение 18—20 В (для автомобилей с 12-вольтовым
аккумулятором) и 30—35 В (с аккумулятором на 24 В).
Дроссель L1 исключают, емкость конденсатора С6 можно уменьшить
до 10000 мкФ, сопротивление датчика R8 подбирают для ограничения
выходного тока на уровне 160—300 А. Подбором резистора R12 устанав-
ливают напряжение холостого хода 14 и 28 В соответственно для 12 (24 В)
аккумуляторов.
Можно применять схему в зарядных устройствах, подбирая нуж-
ные диапазоны выходного тока и порог ограничения по напряжению.
Дроссель L1 и конденсатор С6 нужно исключить, стабилизатор тока в
источнике питания можно заменить резистором, силовые элементы
выбрать соответствующей мощности.
|О|
UXJ
Совет.
Если предполагается использовать для сварки только элек-
троды, предназначенные для работы на постоянном и пере-
менном токе (например, АНО-4; АНО-6), можно попытаться
упростить конструкцию, исключив LI, С6 и элементы схемы
ограничения по напряжению.
Элементы, указанные на схеме, можно заменить практически любыми
аналогичными с учетом того, что элементы VT2, VT4, VT6, VT7, VD2,
VD6, VD14, VD18 должны выдерживать амплитудное значение пере-
менного напряжения, подаваемого на вход.
Составной транзистор VT6 можно заменить на транзисторы из серий
! КТ829, КТ827 или парой из серий КТ817, КТ819, КТ805 и КТ503, КТ645
। И др. При выборе силовых элементов схемы необходимо учитывать их
^Допустимый рабочий ток и обеспечить необходимый теплоотвод. /
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ СВАРОЧНОГО
АППАРАТА СВОИМИ РУКАМИ
7.1. Требования к самодельным
сварочным аппаратам
Сварочный трансформатор—важнейшая часть сварочного аппарата.
Анализ любительских конструкций сварочных аппаратов в домашних
услбриях позволяет сформулировать ряд требований, которые должны
быть выполнены при их изготовлении.
Требование 1. Небольшие габариты и вес.
Требование 2. Питание от сети 220 В.
Требование 3. Длительность работы должна составлять не менее
5—7 электродов d3=3—4 мм.
• Вес и габариты аппарата напрямую зависят от мощности аппарата и
могут быть снижены благодаря уменьшению его мощности.
Продолжительность работы сварочного аппарата зависит:
♦ от материала сердечника;
♦ от теплостойкости изоляции обмоточных проводов.
Совет.
Для увеличения времени сварочных работ необходимо исполь-
зовать для сердечника сталь с высокой магнитной проницае-
мостью.
(лава 7. Концепция создания сварочного аппарата своими руками
197
7.2. Выбор типа сердечника
Для изготовления сварочных аппаратов используют в основном маг-
нитопроводы стержневого типа, поскольку в исполнении они более
технологичны. Сердечник сварочного аппарата можно набрать из пла-
стин электротехнической стали любой конфигурации толщиной 0,35—
0,55 мм и стянуть шпильками, изолированными от сердечника (рис. 7.1).
Совет.
При подборе сердечника необходимо учитывать размеры окна,
чтобы поместились обмотки сварочного аппарата, и площадь
поперечного сердечника S = а*Ь, (см2).
§
Рис. 7.1. Внешний вид, габаритные размеры
серечника трансформатора и его разновидности
> Но не следует выбирать минимальные значения S=25—35 см2,
^поскольку:
♦ сварочный аппарат не будет иметь требуемого запаса мощности;
♦ при работе с ним будет трудно получить качественную сварку;
♦ в итоге произойдет перегрев аппарата даже после непродолжи-
тельной работы.
Совет.
Реально сечение сердечника сварочного аппарата должно
составлять S = 45—55 см2. Хотя при этом сварочный аппа-
рат будет несколько тяжелее, но работать надежно.
Самодельные сварочные аппараты на сердечниках тороидального
та имеют электротехнические характеристики в 4—5 раз выше, чем у
ержневого, а отсюда и небольшие электропотери. Изготовить свароч-
198 Справочник сварщика для любителей и не только...
ный аппарат с использованием сердечника тороидального типа сложнее,
чем с сердечником стержневого типа. Это связано, в основном, с разме-
щением обмоток на торе и сложностью самой намотки.
Однако при правильном подходе они дают хорошие результаты.
Тороидальные сердечники изготавливают из ленточного трансформа-
торного железа, свернутого в рулон в форме тора.
Для увеличения внутреннего диаметра тора (т. е. окна) с внутренней
стороны отматывают часть стальной ленты и наматывают эту ленту на
внешнюю сторону сердечника (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Варианты тороидальных сердечников
Внимание.
После перемотки сердечника тора эффективное сечение маг-
нитопровода уменьшится, поэтому частично придется под-
мотать тор железом с другого автотрансформатора до тех
пор, пока сечение S не будет равно как минимум 55 см2.
Электромагнитные параметры такого железа чаще всего неизвестны,
однако их с достаточной точностью можно определить эксперимен-
тально.
Глава 7. Концепция создания сварочного аппарата своими руками
199
7.3. Выбор провода обмоток
Для первичных (сетевых) обмоток сварочного аппарата лучше
использовать специальный термостойкий медный обмоточный провод в
хлопчатобумажной или стеклотканевой изоляции. Удовлетворительной
теплостойкостью обладают также провода в резиновой или резинотка-
невой изоляции.
Совет.
Не рекомендуется использовать для работы при повышенной
температуре провода в полихлорвиниловой изоляции (ПХВ)
изоляции из-за возможного ее плавления, вытекания из обмо-
ток и короткого замыкания витков.
Поэтому если решено использовать такой провод, то полихлорвини-
ловую изоляцию с него необходимо либо снять и обмотать провода по
всей длине хлопчатобумажной изоляционной лентой, либо вообще не
снимать, а обмотать провод поверх изоляции.
При подборе сечения обмоточных проводов с учетом периодической
работы сварочного аппарата допускается плотность тока 5 А/мм2 при
использовании медного провода.
Мощность вторичной обмотки можно рассчитать по формуле
Р2 = IcbxUcb.
Если сварка ведется электродом d3 = 4 мм, при токе 130—160 А, то
мощность вторичной обмотки должна составить:
Р2 = 160x24 = 3840 Вт, т. е. примерно 3,5—4 кВт.
А мощность первичной обмотки с учетом потерь составит порядка
5—5,5 кВт. Исходя из этого, максимальный ток в первичной обмотке
Может достигать 25 А. Следовательно, площадь сечения провода пер-
вичной обмотки S] должна быть не менее 5—6 мм2.
Совет.
На практике площадь сечения провода желательно взять
несколько больше, например, 6—7 мм2. В этом случае потери в
нем будут меньше.
Для намотки берется прямоугольная шина или медный обмоточный
провод диаметром 2,6—3 мм без учета изоляции. Площадь сечения S
намоточного провода в мм2 вычисляют по формуле
200
Справочник сварщика для любителей и не только...
S = (3,14xD2)/4 или S = 3,14xR2,
где D — диаметр голого медного провода, измеренный в мм.
Совет.
[1вт1| При отсутствии провода нужного диаметра, намотку можно
вести в два провода подходящего сечения. При использовании
алюминиевого провода его сечение необходимо увеличить в
1,6—1,7 раза.
Число витков первичной обмотки W2 определяется из формулы
W, = (k^SJ/Up
где к2— постоянный коэффициент;
S — площадь сечения ярма в квадратных сантиметрах.
При W, = 240 витков следует делать отводы от 165,190 и 215 витков,
т. е. через каждые 25 витков или через 20 В напряжения на обмотке.
Большее количество отводов сетевой обмотки, как показывает практика,
нецелесообразно.
Это связано с тем, что за счет уменьшения числа витков первичной
обмотки увеличивается как мощность сварочного аппарата, так и U^,
что приводит к повышению напряжения горения дуги и ухудшению
качества сварки. Изменением только числа витков первичной обмотки
добиться перекрытия диапазона сварочных токов без ухудшения каче-
ства сварки не удается. В этом случае необходимо предусмотреть пере-
ключение витков вторичной (сварочной) обмотки W2.
Вторичная обмотка W2 должна содержать 65—70 витков медной изоли-
рованной шины сечением не менее 25 мм2 (лучше сечением 35 мм2). Для
намотки вторичной обмотки подходит также гибкий многожильный про-
вод, например, сварочный, и трехфазный силовой многожильный кабель.
Рис. 7.3. Выводы сварочной обмотки:
1 — корпус СА; 2 — шайбы; 3 — клеммный болт; 4 — гайка; 5 — медный наконечник с проводом
Глава 7. Концепция создания сварочного аппарата своими руками
201
Внимание.
Суммарное сечение проводов вторичной обмотки — не меньше
требуемого, а изоляция провода — теплостойкая и надежная.
При недостаточном сечении провода возможна намотка в два и даже
в три провода. При использовании алюминиевого провода его сече-
ние необходимо увеличить в 1,6—1,7 раза. Выводы сварочной обмотки
обычно заводят через медные наконечники под клеммные болты диаме-
I тром 8—10 мм (рис. 7.3).
САМОДЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
ДЛЯ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ
Внимание.
Самостоятельное изготовление электроэнергетической
техники требует знаний основ электротехники, Правил
устройств электроустановок и Правил техники безопасно-
сти при эксплуатации электроустановок. Следует твердо
усвоить, что электрическая сварка относится к работам, не
безопасным для здоровья, а порой и жизни человека.
8.1. Аппарат для точечной сварки
с блоком управления
на силовом ключе МТТ4К
Преимущества точечной сварки
Преимущество точечной сварки неоспоримо при выполнении сва-
рочных работ с деталями, имеющими малые размеры. При одинаковом
качестве сварного соединения энергетические затраты уменьшаются в
несколько раз [40].
Предлагаемое устройство незаменимо при сварке листовых деталей
толщиной до 1 мм или прутков, проволоки до 4 мм диаметром. Эти пара-
метры определяются геометрическими размерами и теплопроводностью
материала.
Основные технические параметры:
Напряжение питания 50 Гц, В...................................
Выходное напряжение холостого хода, В.........................
Максимальный импульсный сварочный ток, А......................
О|
UJL
[лава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки 203
Блок-схема аппарата и характеристики
Функционально предлагаемое устройство состоит из трех узлов:
♦ блок управления;
♦ сварочный трансформатор;
♦ контактно-сварочный узел.
....220;
..4 — 6;
до 1500.
Изготовление сварочного аппарата
Совет.
При сборке сварочного аппарата особое внимание надо уделить
качеству соединений для минимальных потерь на переходных
сопротивлениях контактов.
Для изготовления блока управления понадобится:
♦ трансформатор мощностью 10—20 Вт с напряжением сетевой об-
мотки 220 В, 50 кГц и напряжением вторичной обмотки 15—25 В;
♦ набор электролитических конденсаторов типа К50—35;
♦ реле герконовое типа РЭС42; РЭС43; РЭС55 или другое электроме-
ханическое с малым током срабатывания и рабочим напряжением
15—25 В;
♦ кнопка переключающая типа КМ-1 или другая;
♦ блок переключателей типа П2К независимого включения на
5-6 позиций для подключения конденсаторов при подборе време-
ни цикла сварки;
♦ диодный мост для заряда емкостей постоянным напряжением типа
КЦ402 — Кц-407;
♦ переменный резистор мощностью 1—3 Вт группы А или проволочный.
Основной деталью блока управления является силовой ключ
[ТТ4К — однофазный бесконтактный тиристорный пускатель на
ток 40—80 А и напряжение 600—800 В, выпускаемый ООО «Элемент-
Преобразователь» (г. Запорожье).
Для изготовления силового сварочного трансформатора Т2 (схема на
рис. 8.1) взят магнитопровод от неисправного лабораторного автотранс-
форматора на 2,5 А.
204
Справочник сварщика для любителей и не только...
Порядок дейтвий такой:
♦ удалить старую обмотку;
♦ вырезать из электрокартона толщиной 0,5—1,0 мм две шайбы, ко-
торые наложить на торцы магнитопровода с напуском в 1—2 мм по
внутреннему и наружному диаметру;
♦ произвести бандажирование лакотканью или подобным материа-
лом не менее трех слоев для достижения электрической и механи-
ческой прочности, предотвращающей разрушение и протирание
сетевой обмотки на магнитопровод в процессе эксплуатации;
♦ уложить провод виток к витку равномерно по всему периметру маг-
нитопровода согласно рис. 8.2;
♦ после намотки первичной обмотки ее нужно отбандажировать
хлопчатобумажной лентой и пропитать лаком типа КС521, ЭП730
или аналогичным.
[О
Совет.
Рекомендуется диаметр провода сетевой обмотки 1,2—1,5 мм,
желательно в тканевой изоляции для более качественной про-
питки лаком.
Вторичная обмотка содержит 4—1 витков медного многожильного про-
вода диаметром не менее 20 мм и сечением не менее 300 мм2 в кремний-
органической изоляции или аналогичного жгута. На концы обмотки сле-
дует надеть соответствующие наконечники с последующим пропаиванием
для достижения минимального сопротивления контактного перехода.
Рис. 8.1. Принципиальная схема
Рис. 8.2. Количество витков в обмотках
Глава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
205
Контактно-сварочный узел следует изготовить с учетом требований
для технологического процесса. Материалом для электродов может слу-
жить медь, бронза бериллиевая и их заменители.
Внимание.
Для создания качественного сварочного ядра контактная пло-
щадь электрода должна быть минимальной, также необходимо
обеспечить плотное прилегание и сжатие свариваемых дета-
лей силой не менее 20 кг/см2 (это усилие подбирают при отра-
ботке технологического процесса).
Порядок работы
При замкнутом контакте КН-1 или любом из переключателей П2К
происходит заряд выбранной емкости С1—Сх до напряжения питания
15—30 В. После нажатия КН-1 размыкается цепь заряда, и подключа-
ется цепь разряда К1 — РЭС. Величиной емкости, а следовательно, и
запасенной ею энергией определяется время удержания реле РЭС в зам-
кнутом состоянии, т. е. время цикла сварки, путем прохождения Сило-
вого тока через силовой ключ МТТ4К 80—8 от нескольких до десятков
периодов сетевого напряжения.
Совет.
С целью уменьшить количество конденсаторов и переключате-
лей П2К для подборки времени цикла сварки, их можно собирать
в параллельную цепь. Ориентировочные номиналы емкостей С1
и С2 по 47 мкФ, СЗ и С4 по 100 мкФ, С5 и С6 по 470 мкФ.
Все емкости на рабочее напряжение не ниже зарядного 30 В. Более
точное время цикла сварки следует подбирать переменным резистором
R2. Грубая подстройка тока сварки осуществляется путем переключе-
ния отводов силового трансформатора Т2.
Силовой ключ МТТ4К (рис. 8.3) представляет собой беспотен-
циальный тиристорно-диодный модуль в унифицированном корпусе
Рис. 8.3. Принципиальная схема силового ключа МТТ4К
206
Справочник сварщика для любителей и не только...
МТТ4. Ток управления, протекающий через контакты реле, не пре-
вышает 100 мА.
Силовой ключ МТТ4К необходимо установить на радиатор охлажде-
ния площадью 400—600 см2 или использовать теплоотводящую площадь
корпуса устройства, не забывая о том, что на силовых контактах и кон-
тактах управления присутствует сетевое напряжение.
8.2. Аппарат для точечной сварки на базе
серийного трансформатора ОСМ-1,0
Назначение
Аппарат точечной сварки позволяет надежно соединять листовую
сталь толщиной до 3 мм, что более чем достаточно для домашних
нужд или мелкой мастерской. Регулировка величины тока не преду-
смотрена [15].
Принцип действия
Ход сварки определяется временем нагрева (то есть прохождением
тока) и контролируется либо визуально (по цвету), либо с помощью реле
времени, диапазон выдержки у которого составляет 0,5—5 с.
Устройство
В качестве базового трансформатора используется серийный транс-
форматор ОСМ-1,0 мощностью 1 кВА. Первичную обмотку у него
желательно оставить без каких-либо изменений (хотя при необходимо-
сти можно и перемотать, ведь здесь всего 200 витков ПЭВ2-1,9). А вот
вторичную обмотку лучше заменить на более надежную, выполняемую
проводом ПВЗ-50. В ней две трехвитковые части включены параллельно,
чтобы общее их сечение составляло 100 мм2. Аппарат для точечной
сварки листовой стали показан на рис. 8.4.
Совет.
Держатели электродов желательно изготовить из дюралюми-
ниевого прутка диаметром 30 мм. Нижний держатель лучше
сделать неподвижным, изолированным от щечек текстолито-
выми шайбами, а от крепежных болтов М8 — лакотканъю или
защитной клейкой лентой на хлопчатобумажной основе.
1
Глава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
207
1 - трансформатор ОСМ-1,0 доработанный;
2 - токопровод (дюралюминиевый пруток 030, L300, 2 шт.):
3 - вкладыш (стальной пруток 010, L30, 2 шт.);
4 - электрод (медный пруток 012, L50,2 шт.);
5 - шайба латунная (2 шт.);
6 - винт Мб;
7 - рукоятка;
8 - эксцентрик;
9 - щека (2 шт.);
10 - пружина;
11 - вывод половины вторичной обмотки (4 шт.);
12 - винт Мб;
13 - втулка текстолитовая (с канавкой под концевую петлю пружины);
14-болт М8 (6 шт.);
15 - шайба текстолитовая (4 шт.);
16 - покрытие изоляционное (лакоткань или защитная клейкая лента на тканевой
основе, 2 шт.);
17 - кожух трансформатора.
Рис. 8.4. Устройство самодельного аппарата для точечной сварки листовой стали
Совет.
Электродырекомендую использовать медные, диаметром 12мм,
закрепляя их в держателях при помощи прямоугольной латун-
ной шайбы и двух винтов Мб. Для этих винтов в специальных
стальных вкладышах предусмотрительно выполнена соответ-
ствующая резьба.
208
Справочник сварщика для любителей и не только...
В исходном положении держатели с электродами разведены пружи-
ной с подходящими габаритами (например, от старой кровати раскла-
душки). Но надо сделать так, чтобы пружина не создавала короткого
замыкания на выводах вторичной обмотки во время работы сварочного
трансформатора. Одним из возможных технических решений явля-
ется, в частности, вариант с применением разделительной пластмассо-
вой втулки, закрепленной в торце неподвижного держателя электрода
винтом Мб. Нижний конец пружины электрически изолирован от всех
остальных деталей сварочной установки при любых, даже самых неверо-
ятных ситуациях.
Схема подключения к бытовой электросети
Рассмотрим схему подключения аппарата к бытовой электросети.
Подсоединять сварочный аппарат к сети желательно по хорошо заре-
комендовавшей себя принципиальной электрической схеме (рис. 8.5)
через автоматический выключатель (на 20 А и более).
Рис. 8.5. Принципиальная схема сварочного аппарата
На 20 А (как минимум!) ток должен быть рассчитан и электросчет-
чик, через который сварочный аппарат подключается к электросети.
Непосредственное управление аппаратом производится с помошью
магнитного пускателя К1, включаемого педалью с кнопкой S2 типа
«грибок».
Внимание.
Корпус и вторичную обмотку трансформатора необходимо
заземлить. Включать и выключать аппарат надо только при
сжатых электродах.
Несрблюдение этого простого правила грозит возникновением интен-
сивного искрения, что приводит к подгоранию электродов с крайне
нежелательными последствиями.
Глава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
209
в
Внимание.
Принудительное охлаждение не предусмотрено ни для транс-
форматора, ни для токопроводов, ни для электродов, поэтому
во время сварки следует постоянно следить за температурным
режимом. По мере необходимости следует делать перерывы в
работе, но ни в коем случае не допускать перегрева аппаратуры.
8.3. Аппарат для точечной сварки,
созданный на базе старых
ламповых телевизоров
Назначение и применение
Примером вторичного использования деталей старых ламповых теле-
визоров может быть изготовленный С. М. Абрамовым аппарат точечной
сварки, предназначенный для приваривания листовой стали толщиной
до 0,5—0,8 мм к массивным стальным деталям [2].
Он может найти применение в быту, на сельских подворьях, а также в
небольших ремонтных мастерских (например, при ремонте автомобилей).
Методика изготовления
Аппарат изготовлен из шести силовых трансформаторов ТС-270 от
старых ламповых цветных телевизоров с использованием петель раз-
магничивания от этих телевизоров. Для этого трансформаторы и петли
размагничивания нужно аккуратно разобрать, а из гетинакса толщиной
2,5 мм изготовить каркас по чертежам (рис. 8.6).
На каркас равномерно намотать жгут из 3—4 проводов диаметром
0,9 мм от сетевых обмоток разобранных трансформаторов. Нужно намо-
тать 150—160 витков, между слоями прокладывая бумагу от тех же транс-
форматоров. В завершение намотки сверху также проложить несколько
слоев бумаги.
Следующая операция заключается в изготовлении вторичной
обмотки. Для этого на расстоянии 4—5 м вертикально закрепить два
деревянных бруса (их можно закрепить и в настольных тисках). Затем
разобрать петли размагничивания и намотать жгут, состоящий из 350—
400 проводов, которые можно использовать и от трансформаторов.
210
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 8.6. Чертежи каркаса
В Примечание.
Важно, чтобы жгут получился сечением около 100 мм2.
Этот жгут нужно заизолировать сверху тесьмой и полиэтиленом так
же, как были обмотаны петли размагничивания. Концы жгута на длину
примерно 50 мм зачистить, облупить и скрутить между собой по 10 жил.
Затем мощным паяльником нужно спаять весь жгут. Изготовленный
таким образом жгут наматать на каркас, где количество витков должно
быть 4,5—5,5.
Теперь собираем трансформатор. Для стяжки С. М. Абрамов исполь-
зовал те же детали от силовых трансформаторов, только их надо немного
доработать.
Для удобства проведения сварочных работ необходимо изготовить
пистолет, конструкцию которого можно порекомендовать из [28].
Устройство управления изготовлено по схеме, приведенной на рис. 8.7.
Оно состоит из трех основных частей:
♦ блока питания, выполненного на элементах ТЗ, VD1—VD4, микро-
схемы DD6, таймера (DD4.1—DD4.3, DD1—DD3, DD5.1, DD4.5);
♦ формирователя импульса запуска тиристоров (DD5.2-DD5.3, VT1,
Т2, VS1—VS2);
♦ собственно сварочного трансформатора Т1.
{лева 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
211
L Рис. 8.7. Принципиальная схема аппарата точечной электросварки
| из старых телевизоров
| Таймер позволяет формировать импульс длительностью от 1 до
|*999 полуволн сетевого напряжения, т. е. от 0,01 до 9,9 с (с точностью
Детали
Тиристоры установлены без радиаторов, вместо VS1—VS2 можно
Применить Т142-50 или один симистор ТС2-80. Трансформотор ТЗ — с
^Напряжением на вторичной обмотке 18—20 В. Трансформатор Т2 намо-
тан на кольцевом ферритовом сердечнике К20х12хб. Первичная обмотка
t '1
Т ’1
Рис. 8.8. Печатная плата
212
Справочник сварщика для любителей и не только...
содержит 100 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,15 мм, вторичная и
третья содержат по 60 витков того же провода. Обмотки и само кольцо
необходимо тщательно изолировать лакотканью. Все детали устройства
управления размещены на односторонней печатной плате размерами
215x60 мм (рис. 8.8).
8.4. Переносной аппарат с выносным
сварочным пистолетом для точечной
электросварки
Назначение
Переносный малогабаритный электросварочный аппарат с вынос-
ным сварочным пистолетом предназначен для приваривания листовой
нержавеющей и обычной стали толщиной 0,08—0,15 мм к массивным
стальным деталям, а также для соединения сваркой стальной проволоки
диаметром до 0,3 мм. Он может найти применение при изготовлении
термопар, для приваривания к металлоконструкциям тензометрических
датчиков, предварительно наклеенных на стальную фольгу, и во мно-
гих других случаях. Масса силового блока аппарата — около 8 кг, габа-
риты — 225x135x120 мм [28 ].
Принципиальная схема
Рассмотрим принципиальную электрическую схему (рис. 8.9).
Сварочный аппарат состоит из двух основных узлов:
♦ электронного реле на тиристоре V9;
♦ мощного сварочного трансформатора Т2.
К одному из выводов его низковольтной вторичной обмотки под-
ключен сварочный электрод. Второй вывод надежно соединяют с
более массивной из двух свариваемых деталей. Сетевая обмотка сва-
рочного трансформатора подключена к сети через диодный мост
V5—V8, в диагональ которого включен тиристор V9 электронного
реле. Маломощный вспомогательный трансформатор Т1 питает цепь
управления тиристором (обмотка III) и лампу Н1 подсветки места
сварки (обмотка II).
Глава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
213
Рис. 8.9. Принципиальная схема сварочного аппарата
Принцип действия
Аппарат работает следующим образом. При замыкании контактов
выключателя S1 «Вкл.» напряжение питания 220 В поступает на пер-
вичную обмотку трансформатора Т1 узла управления тиристором.
Конденсатор С1, подключенный через замкнутые контакты переклю-
чателя S3 «Импульс» к выпрямительному мосту VI—V4, заряжается.
Первичная обмотка сварочного трансформатора Т2 обесточена, так как
тиристор V9 закрыт.
При нажатии на кнопку переключателя S3 заряженный конденсатор
С1 подключается к управляющему электроду тиристора V9 через пере-
менный резистор R1. Разрядный ток конденсатора открывает тиристор,
и напряжение сети поступает на первичную обмотку сварочного транс-
форматора Т2.
Если вторичная обмотка сварочного трансформатора соединена со
>ариваемыми деталями, то в ней возникает мощный импульс тока. Он
’•Вызывает сильный разогрев металла в точке касания сварочного элек-
трода. Длительность импульса тока зависит от параметров времязада-
ющей цепи R1C1. При номиналах элементов этой цепи, указанных на
’схеме, максимальная длительность импульса t„ (без учета внутреннего
^сопротивления
тиристора)
примерно равна 0,1
с. За это время ток во
[Вторичной обмотке может достигать 300—350 А. Этого вполне доста-
,Точно для прочного приваривания к массивным конструкциям дета-
лей из фольги толщиной до 0,15 мм, например, из легированной стали
[1х18Н10Т.
s Возврат устройства в исходное состояние происходит автоматически
•По окончании разряда конденсатора С1. Оптимальный режим сварки
[устанавливают подстроечным резистором R1 «Режим».
214
Справочник сварщика для любителей и не только...
Состав сварочного аппарата
Сварочный аппарат состоит из двух основных частей:
♦ силового блока;
♦ сварочного пистолета.
Они соединяются между собой гибким кабелем, подключенным с
помощью многоконтактного разъема. На шасси силового блока разме-
щены почти все элементы устройства. Конструкция шасси и его основ-
ные размеры показаны на рис. 8.10.
Рис. 8.10. Конструкция сварочного аппарата и основные габаритные размеры:
а — крышка с рукояткой для переноски:
б — шасси сварочного аппарата
Устройство сварочного аппарата
Кожух 1 изготовлен из дюралюминия толщиной 2,5 мм и снабжен
ручкой 2 для переноски. На основании шасси 3 размещены:
♦ сварочный трансформатор 4;
♦ планки с диодами VI—V8.
(лава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки 215
К передней панели шасси прикреплен кронштейн 8 с установлен-
ными на нем вспомогательным трансформатором 5, конденсатором 6 и
тиристором 7. На передней панели смонтированы:
♦ часть разъема (в прямоугольном отверстии) соединительного кабеля;
♦ переменный резистор установки режима;
♦ сетевой тумблер;
♦ штыревая часть разъема сетевого шнура;
♦ зажим для подключения самой массивной из свариваемых деталей.
Устройство сварочного пистолета показано на рис. 8.11.
4
1. Точка сварки.
2. Сварочный электрод.
3. Держатель.
4. Кнопочный выключатель "Подсветка”.
5. Соединительный кабель.
6. Микропереключатель "Импульс".
7. Корпус.
8. Лампа подсветки.
[ 5^ X._____>
Рис. 8.11. Устройство сварочного пистолета
[ Корпус 7 пистолета изготовлен в виде двух одинаковых по форме
частей, вырезанных из листового текстолита толщиной 12 мм. В корпусе
^смонтированы:
S ♦ держатель 3 сварочного электрода 2;
I, ♦ лампа 8 подсветки с кнопочным выключателем 4 «Подсветка»;
р ♦ микропереключатель 6 «Импульс».
та
| Соединение
| Соединительным кабелем 5 (рис. 8.11) служит гибкий двадцатичеты-
Врехпроводный кабель в резиновой изоляции наружным диаметром И мм
КН сечением каждого провода 0,75 мм2. Такое соединение удобней, чем
^Использовать жесткий однопроводный кабель с аналогичным сечением.
| Пять проводов кабеля использованы для подключения микропереклю-
ЕЧателя и лампы подсветки, а остальные девятнадцать запаяны непосред-
ственно в держатель 3 электрода.
216
Справочник сварщика для любителей и не только...
Держатель изготавливают из медного бруска прямоугольного или
квадратного сечения. Электродом 2 служит медный пруток диаметром
8 мм. Электрод должен быть надежно зафиксирован в держателе. Вместе
с этим должна быть предусмотрена возможность смены электрода. Для
приваривания фольги жало электрода затачивают конусом, переходя-
щим в сферу диаметром 1—1,5 мм. Для сваривания проволоки приме-
няют электрод с плоским рабочим горцем.
Изготовление сварочного аппарата
Монтаж пистолета следует начинать с разделки кабеля:
♦ девятнадцать проводников кабеля тщательно зачистить, скрутить
вместе, облудить и запаять в отверстие держателя 3 электрода;
♦ оставшиеся пять проводов обрезать до необходимой длины и при-
паять к микропереключателю 6 и лампе 8 подсветки.
♦ второй конец кабеля завести во вставку штепсельного разъема ти-
па А на 20 контактов.
В пистолете использованы:
♦ микропереключатель МПЗ-1Т;
♦ лампа подсветки СМ-34 на 6 В, 0,25 А с арматурой, снабженной не-
большой линзой;
♦ кнопка включения лампы подсветки, например, от настольной лампы.
На лицевую панель шасси силового блока установить ответную часть
разъема соединительного кабеля:
♦ пять соответствующих контактов разъема следует подключить к
тем или иным цепям устройства;
♦ остальные контакты нужно соединить параллельно и подключить к
одному из выводов вторичной обмотки сварочного трансформатора.
Магнитопровод этого трансформатора необходимо набирать из пластин
Ш40 при толщине набора 70 мм. Первичная обмотка содержит 300 витков
провода ПЭВ-2 0,8. Вторичная обмотка этого трансформатора состоит из
10 витков изолированного провода или шины сечением не менее 20 мм2 (в
описываемой конструкции эта обмотка выполнена из двух многожильных
проводников диаметром 4 мм, наматываемых одновременно). Такого же
сечения изготовляют «заземляющий» соединительный проводник вторич-
ной обмотки. Его длину не следует выбирать более 2—2,5 м.
Трансформатор Т1 может быть любым, обеспечивающим на вторич-
ных обмотках:
♦ напряжение 8—10 В (для заряда конденсатора С1);
♦ напряжение 3—6 В (для питания лампы).
(лава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
217
В данной конструкции применен магнитопровод от трансформатора
детской железной дороги (сечение 10 х 10, Г-образные пластины). На
нем размещают:
♦ сетевую обмотку I, содержащую 8000 витков провода ПЭВ-2 0,08;
♦ обмотку II — 330 витков провода ПЭВ-2 0,3;
♦ обмотку III — 350 витков провода ПЭВ-2 0,2.
Зажим, соединяемый с нижним (по схеме рис. 8.9) выводом вторич-
ной обмотки трансформатора Т2, монтируют на шасси без изоляцион-
ных прокладок.
Внимание.
При изготовлении трансформаторов необходимо иметь в виду,
что от качества изоляции их обмоток зависит безопасность
работающего с аппаратом. Поэтому поверх первичных (сете-
вых) обмоток трансформаторов следует наложить не менее
4—6 слоев лакоткани или бумаги, пропитанной парафином.
В сварочном аппарате использованы:
♦ подстроечный резистор ППЗ-11;
♦ конденсатор К50-3
♦ сетевой тумблер ТП1-2.
В Примечание.
Применение тиристора ПТЛ-50 обусловлено желанием обеспечить
высокую надежность аппарата и безотказную работу в тяжелых
климатических условиях и при больших колебаниях сетевого напря-
жения. С некоторым ухудшением качества сварки в аппарате
могут быть использованы тиристоры серии КУ202 с индексами К,
Л, Мили Н. При этом необходимо уменьшить сопротивление рези-
стора R1 до 50 Ом, а емкость конденсатор С1 увеличить вдвое.
Повышение качества сварочного шва
, Правильно собранный аппарат начинает работать сразу без какого-
либо налаживания. Качество сварного шва (точки) проверяют следую-
щим образом:
♦ полоску стальной фольги шириной 10—12 мм приваривают к очищен-
ной от окалины поверхности стального бруска тремя-пятью точками;
к ♦ затем отрывают с помощью пассатижей.
218
Справочник сварщика для любителей и не только...
В точках сварки на фольге должны остаться отверстия диаметром
0,5—0,8 мм, что свидетельствует о том, что отрыв происходит не по
месту сварки, а вокруг него.
Совет.
Если фольга отрывается в месте сварки, следует подобрать
сварочный ток подстроечным резистором «Режим». При под-
боре тока необходимо учитывать, что качество шва ухудша-
ется при увеличении давления на электрод.
Следует отметить также, что по справочным данным постоянное
напряжение, которое необходимо подавать на управляющий электрод
тиристора ПТЛ-50 для его открывания, равно 8 В. Однако качество шва
значительно улучшается, если это напряжение увеличить до 12—15 В
(напряжение заряженного конденсатора С1).
Внимание.
Перед началом работы надо заземлить кожух сварочного аппа-
рата и конструкцию, к которой нужно приварить деталь.
Работающий со сварочным аппаратом должен надеть защит-
ные резиновые перчатки и стоять на резиновом коврике.
Внимание.
Данный аппарат не предназначен для эксплуатации на произ-
водстве.
Использование сварочного аппарата
Рассмотрим порядок работы с аппаратом:
♦ включить аппарат;
♦ привариваемую деталь приложить к конструкции;
♦ плотно прижать жалом сварочного электрода пистолета в том ме-
сте, где нужно получить точку сварного шва;
♦ нажать на «спусковой крючок» пистолета (на кнопку микропере-
ключателя);
♦ через 1—1,5 с снять пистолет с детали и устанавливают жало на
следующую точку.
В тех случаях, когда это необходимо, можно включить лампу подсветки.
Глава 8. Самодельные аппараты для точечной сварки
219
Совет.
Возможности аппарата могут быть значительно расширены.
Для этого опытным путем следует подобрать длину и форму
жала графитового электрода:
♦ если необходимо сваривать детали из более толстых листо-
вых металлов, сварочный трансформатор придется заме-
нить более мощным;
♦ если использовать, например, омедненный графитовый элек-
трод диаметром 6—8 мм, можно сваривать медные луженые
проводники диаметром до 0,3 мм.
Из опыта. Очень хорошо такие проводники привариваются к любым
луженым и посеребреным деталям, а также к медной нелуженой фольге.
Можно, например, приваривать тонкие проводники к фольге печатной
платы без применения флюса. Хорошие результаты получены при сва-
ривании листов очень тонкой медной фольги.
Для сваривания стальных листов толщиной 0,5—0,7 мм необходим
трансформатор сечением магнитопровода не менее 65—70 с2:
♦ первичная обмотка должна содержать 160—165 витков провода
ПЭТВ диаметром 1,62—1,7 мм;
f ♦ вторичная обмотка — 4,5 витка медной шины сечением не менее
[ 90 мм2 (из расчета на сварочный ток 1400—1800 А).
Диаметр электрода нужно увеличить до 18—20 мм. При этом в пер-
вичной обмотке трансформатора в момент сварочного импульса про-
текает ток около 45 А. Поэтому диоды V5—V8 нужно будет заменить
£более мощными, например, ВЛ-50.
6 Тиристор V9 также должен быть рассчитан на прямой ток не менее
50 А. Опыт, однако, показывает, что для сваривания стальных листов
толщиной до 0,5—0,7 мм вполне допустимо использование тиристора
^ПТЛ-50 без дополнительного радиатора, поскольку сварочный импульс
очень короток.
I Для сваривания металлов различной толщины (от 0,08 до 0,7 мм) в
‘ аппарате необходимо предусмотреть более широкое регулирование сва-
рочного тока. Наиболее целесообразно вместо конденсатора С1 исполь-
зовать набор из трех конденсаторов емкостью по 1000 мкФ каждый, ком-
мутируемых переключателем либо последовательно (для тонколистовых
Металлов), либо параллельно.
9
АППАРАТЫ ДЛЯ СВАРКИ
НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
Внимание.
Самостоятельное изготовление электроэнергетической тех-
ники требует знаний основ электротехники, Правил устройств
электроустановок и Правил техники безопасности при экс-
плуатации электроустановок. Следует твердо усвоить, что
электрическая сварка относится к работам, не безопасным
для здоровья, а порой и жизни человека.
9.1. Сварочный аппрат
с использованием малых постоянных токов
Особенности использования различных сварочных аппаратов
В зависимости от используемого для сварки типа тока, различают:
♦ сварочные аппараты постоянного тока;
♦ сварочные аппараты переменного тока.
Сварочные аппараты с использованием малых постоянных токов
применяют при сварке тонколистового металла, в частности, кровельной
и автомобильной стали. Сварочная дуга в этом случае более устойчива.
При этом сварка может происходить как на прямой, так и на обратной
полярности подаваемого постоянного напряжения.
На постоянном токе можно варить электродной проволокой без
обмазки и электродами, которые предназначены для сваривания метал-
лов при постоянном или переменном токе. Для лучшего горения дуги на
рава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
221
’малых токах желательно'иметь на сварочной (вторичной) обмотке повы-
шенное напряжение холостого хода до 70—75 В.
Для выпрямления переменного тока, как правило, используют
t мостовые выпрямители на мощных диодах с радиаторами охлаждения
\ (рис. 9.1).
о—
~и2
о-
~
J VD1...VD4
ВД200(ВД161)
С1 МБГЧ
=±= 400мк
250 В
„Электрод
Деталь
Рис. 9.1. Принципиальная схема сварочного аппарата
Для сглаживания пульсаций напряжения один из выводов выпрями-
теля подсоединяют к держателю электродов через Т-образный фильтр,
состоящий из дросселя L1 и конденсатора С1. Дроссель L1 представляет
Собой катушку из 50—70 витков медной шины с отводом от середины
речением 50 мм2, намотанную на сердечнике, например, от понижаю-
щего трансформатора ОСО-12 или более мощного.
- Чем больше сечение железа сглаживающего дросселя, тем меньше
Вероятность того, что его магнитная система войдет в насыщение.
Внимание.
При вхождении магнитной системы в насыщение при больших
токах (например, при резке) индуктивность дросселя скачко-
образно уменьшается, и при этом сглаживания тока происхо-
дить не будет. Дуга при этом будет гореть неустойчиво.
Конденсатор С1 представляет собой батарею бумажных или других
«полярных конденсаторов емкостью 350—400 мкФ на напряжение не
Щже 200 В.
| Для выпрямления и плавного регулирования сварочного тока часто
Щпользуют схемы на мощных управляемых тиристорах, которые позво-
ляют изменять напряжение от 0,Ши до 0,9Uxx Помимо сварки эти регу-
ляторы могут быть также использованы для зарядки аккумуляторных
Старей, питания электронагревательных элементов и других целей.
б В сварочных аппаратах переменного тока используют электроды
Диаметром более 2 мм, что позволяет сваривать изделия толщиной более
L5 мм. В процессе сварки ток достигает десятков ампер, и дуга горит
Ьстаточно устойчиво. В таких сварочных аппаратах используют специ-
222
Справочник сварщика для любителей и не только...
альные электроды, которые предназначены только для сварки на пере-
менном токе.
Условия нормальной работы сварочного аппарата
Для нормальной работы сварочного аппарата необходимо выполнить
ряд условий.
Во-первых, величина выходного напряжения должна быть доста-
точной для надежного зажигания дуги. Для любительского сварочного
аппарата Uxx=60—65 В.
Во-вторых, для безопасности проведения работ более высокое выход-
ное напряжение холостого хода не рекомендуется; у промышленных сва-
рочных аппаратов, для сравнения, может составлять 70—75 В.
В-третьих, величина напряжения сварки 1св должна обеспечивать
устойчивое горение дуги, в зависимости от диаметра электрода.
В-четвертых, величина напряжения сварки UCB может составлять
18—24 В.
В-пятых, номинальный сварочный ток должен составлять
U = &Я
где 1св — величина сварочного тока, А;
К,=30—40 — коэффициент, зависящий от типа и размера электрода
d3, мм.
В-шестых, ток короткого замыкания не должен превышать номиналь-
ный сварочный ток более чем на 30—35 %.
В-седьмых, устойчивое горение дуги возможно в том случае, если сва-
рочный аппарат имеет падающую внешнюю характеристику, которая
определяет зависимость между силой тока и напряжением в сварочной
цепи (рис. 9.2).
J__I__I_____I_U___I__11 III I
30 60 90 120 150 180
AUcb = 18 ... 24 В
Рис. 9.2. Вольтамперная характеристика
(зависимость между силой тока и напряжением в сварочной цепи)
!кз
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
223
В домашних условиях, как показывает практика, собрать универсаль-
ный сварочный аппарат на токи от 15—20 до 150—180 А достаточно
сложно. В связи с этим, конструируя сварочный аппарат, не следует
стремится к полному перекрытию диапазона сварочных токов.
Совет.
Целесообразно на первом этапе собрать сварочный аппарат
для работы с электродами диаметром 2—4 мм, а на втором
этапе, в случае необходимости работы на малых токах сварки,
дополнить его отдельным выпрямительным устройством с
плавным регулированием сварочного тока.
Настройка сварочного аппарата
Изготовив сварочный аппарат, надо произвести его настройку и про-
верку качества сварки электродами различного диаметра.
Для измерения сварочного тока и напряжения нужны:
♦ вольтметр переменного тока на 70—80 В;
♦ амперметр переменного тока на 180—200 А.
Схема подключения измерительных приборов показана на рис. 9.3.
«—
-220 В
Рис. 9.3. Схема подключения измерительных приборов
для настройки сварочного аппарата
| При сварке различными электродами рекомендуется снимать значе-
ния тока сварки 1св и напряжения сварки Ucb, которые должны находится
в требуемых пределах.
Внимание.
Если сварочный ток мал, что бывает чаще всего (электрод
липнет, дуга неустойчивая), то в этом случае необходимо
переключением первичной и вторичной обмоток установить
требуемые значения или перераспределить количество витков
вторичной обмотки (без их увеличения) в сторону увеличения
числа витков, намотанных поверх сетевой обмотки.
224
Справочник сварщика для любителей и не только...
После сварки необходимо проконтролировать качество сварки:
♦ глубину провара;
♦ толщину наплавленного слоя металла.
Для этой цели следует разломить или распилить кромки сваривае-
мых изделий. По результатам измерений желательно составить таблицу.
Анализируя полученные данные, можно выбирать оптимальные режимы
сварки для электродов различного диаметра.
Совет.
Если сварка производится электродами диаметром 3 мм, то
электродами диаметром 2 мм можно резать, т. к. ток резки
больше сварочного на 25—30 %.
Полезные советы и меры безопасности
Подключение этого сварочного аппарата к сети должно произво-
диться проводом сечением 6—7 мм через автомат на ток 25—30 А,
например, АП-25.
Диаметр электрода, в зависимости от толщины свариваемого металла,
можно выбрать, исходя из следующего соотношения:
d3 = (1—1,5)хВ,
где В — толщина свариваемого металла, мм.
Длина дуги выбирается в зависимости от диаметра электрода и в
среднем равна (0,5—1,1)бэ.
Совет.
Выполнять сварку рекомендуется короткой дугой 2—3 мм,
напряжение которой равно 18—24 В. Увеличение длины дуги
приводит к нарушению стабильности ее горения, повышению
потерь на угар и разбрызгивание, снижению глубины проплавле-
ния основного металла.
Чем длиннее дуга, тем выше напряжение сварки. Скорость сварки
сварщику следует выбирать в зависимости от марки и толщины металла.
При сварке с использованием постоянного тока на прямой полярно-
сти необходимо подсоединять:
♦ плюс (анод) — к детали;
♦ минус (катод) — к электроду.
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
225
Сварку на обратной полярности следует применять, если необходимо,
чтобы на детали выделялось меньшее количество тепла, например, при
сварке тонколистовых конструкций. В этом случае присоединяют:
♦ минус (катод) — к свариваемой детали;
♦ плюс (анод) — к электроду.
Правило.
При сварке на обратной полярности не только обеспечивается
меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс
расплавления электродного металла за счет более высокой
температуры анодной зоны и большего подвода тепла.
Сварочные провода следует присоединять к сварочному аппарату
через медные наконечники под клеммные болты с наружной стороны
корпуса сварочного аппарата.
Внимание.
Плохие контактные соединения снижают мощностные харак-
теристики сварочного аппарата, ухудшают качество сварки
и могут вызвать их перегрев и даже возгорание проводов.
При небольшой длине сварочных проводов (4—6 м) площадь их сече-
1Я должна быть не менее 25 мм2.
Внимание.
Во время проведения сварочных работ необходимо соблюдать
правила пожарной безопасности, а при настройке аппарата
(во время проведения измерений электроприборами) — также
требования электробезопасности.
Сварку следует вести обязательно в специальной маске с защитным
теклом марки С5 (на токи до 150—160 А) и рукавицах. Все переклю-
чения в сварочном аппарате обязательно нужно делать только после
тключения сварочного аппарата от сети.
226
Справочник сварщика для любителей и не только...
9.2. Сварочный аппарат постоянного тока
на основе тороидального трансформатора
Назначение
Универсальный сварочный аппарат для электродуговой сварки на
постоянном токе электродами диаметром 2—4 мм [12].
Особенности конструкции
В данном сварочном аппарате (рис. 9.4) выпрямитель объединен с
тороидальным трансформатором и вентилятором воздушного охлаж-
дения. Непосредственно сам выпрямительный мост собран на диодах
ДЛ-132-80-10, установленных в центре тора на кронштейны-радиаторы
из отрезков алюминиевого уголка.
Тепловой режим для мощных полупроводниковых вентилей — наи-
более благоприятный. Ведь каждый из диодов практически со всех сто-
рон омывается воздушным потоком. Воздух засасывается снизу (из-под
подставок) и интенсивно прогоняется вентилятором через мини-
аэродинамическую трубу, т. е. внутреннюю воронку (окно) тора диаме-
тром 9 см (рис. 9.5).
О
Совет.
Для обеспечения столь свободного продувания надо побеспоко-
иться об оптимальности компоновки агрегата.
Например, предусмотреть, чтобы отверстия сравнительно большого
диаметра были и в основании, и в стяжной крышке, к которой крепится
(используя имеющийся фланец) трехфазный многолопастный вентиля-
тор УВО-2,6-6,5-У4.
Для того чтобы воздух поступал снизу без помех, высота привинчи-
ваемых к основанию подставок должна быть не менее 20 мм.
Подсоединение диодного моста
Рассмотрим особенности подсоединения диодного моста к свароч-
ному трансформатору. При интенсивном использовании аппарата для
сварки один из выводов диодного моста подключается к общей клемме,
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
227
D1
Рис. 9.4. Конструкция сварочного аппарата постоянного тока
Рис. 9.5. Оптимизация конструкции
для лучшего охлаждения сварочного трансформатора
228
Справочник сварщика для любителей и не только...
а другой, являясь в данном случае коммутируемым, состыковывается с
тем или иным выводом трансформатора.
Если необходимы напряжения 6 В, 12 В, 18 В и т. д., то оба ввода
диодного моста делаются коммутируемыми.
Наличие выпрямителя, в отличие от аппаратов, работающих на пере-
менном токе, позволяет улучшить зажигание дуги, поскольку увеличива-
ется напряжение холостого хода, и повысить качество сварки.
Кроме того, нельзя забывать, что на плюсовом выводе выделяется
больше тепла. И свойство это удобно использовать при сварке тонко-
стенных деталей (в этом случае «плюс» подводится к электроду).
9.3. Сварочный аппарат
с тиристорным регулятором
Назначение
Универсальный сварочный аппарат для электродуговой сварки на
постоянном токе электродами диаметром 2—4 мм [3].
Преимущества тороидального трансформатора
Основа устройства — тороидальный сварочный трансформатор.
Известно, что массогабаритные характеристики у тороидов намного
лучше, чем у Ш- и П- образных трансформаторов. Так, при тех же харак-
теристиках тороид весит в 1,3—1,5 раза меньше. Причина, по которой
многие радиолюбители не берутся изготовить такой трансформатор, —
это отсутствие подходящего трансформаторного железа.
Изготовление тороидального трансформатора
Предлагаю изготовить тороидальный трансформатор, например,
из отслужившего свой срок промышленного сварочного трансформа-
тора. Для этого он разбирается, и из пластин размерами 90x450 мм
собирается бублик. Нужная площадь сердечника зависит от количе-
ства пластин.
В принципе, пластины можно использовать и от старых ламповых
цветных телевизоров. Трансформатор ТС-270, ТСА-310 разбирают,
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
229
П-образные сердечники ударом молотка разбивают на пластины, кото-
рые затем на наковальне выправляют.
Для изготовления тороида (бублика) необходимо для начала склепать
обруч из пластин с внешним диаметром 260 мм. Затем внутрь обруча
вставить первую пластину, придерживая ее рукой, чтобы она не раскру-
тилась, встык к ней вторую и т. д. до получения внутреннего диаметра
бублика 120 мм (см. рис. 9.6).
Заклепки
Рис. 9.6. Изготовление тороида (бублика)
Пластины
Если бублик делается из сердечника трансформаторов ТС-270, то
диаметр необходимо пересчитать для достижения необходимой пло-
щади сечения. Можно рекомендовать изготовить два бублика и сложить
их вдвое. В этом случае внешние и внутренние диаметры бублика можно
оставить без изменения.
Края тороида обработать напильником. Из электрокартона изго-
товить два кольца внешним диаметром 270 мм, внутренним — 110 мм,
й полоску шириной 90 мм. Приложить заготовки из электрокартона к
бублику и обматать изолентой на тканевой основе. Можно использовать
тесьму от петлей размагничивания кинескопов.
Первичная обмотка мотается проводом ПЭВ-2 диаметром 2,0 мм,
количество витков (для напряжения на 220 В) примерно равно 170. Но
это во многом зависит от плотности сборки пластин.
Точное количество витков можно проверить экспериментальным
путем. Подключить последовательно с первичной обмоткой трансфор-
матора амперметр, рассчитанный на измерение переменного тока на
10—20 А:
♦ если ток холостого хода будет больше 1—2 А, то необходимо до-
мотать витки;
♦ если меньше, то можно отмотать.
230
Справочник сварщика для любителей и нетолько...
Вторичная обмотка мотается проводом ПВЗ сечением 15—20 мм и
содержит 30 витков. Третья обмотка содержит так же 30 витков и намо-
тана проводом МГТФ 0,35. Между слоями прокладываем изоляцию из
тесьмы.
Изготовление сварочного аппарата
После испытания трансформатора можно приступить к изготовле-
нию схемы устройства управления, показанной на рис. 9.7.
Рис. 9.7. Принципиальная схема устройства управления
Эта схема представляет собой фазовый регулятор тока. Переменное
напряжение, снятое с третьей обмотки трансформатора, выпрямляется
мостом на диодах VD5—VD8. Положительной полуволной через рези-
сторы Rl, R2 заряжается конденсатор С1. Когда напряжение достигнет
величины примерно 6 В, происходит пробой аналога низковольтного
динистора, собранного на стабилитроне VD6 и тиристоре VS3. При этом
через диод VD3 открывается тиристор VS1, емкость С1 при этом разря-
жается. То же самое происходит при отрицательной полуволне, только
открывается диод VD4 и тиристор VS2. Резистор R3 служит для ограни-
чения тока через аналог динистора.
Налаживание устройства заключается в подстройке резистором R1
необходимой зоны регулирования сварочного тока.
Конструкция и детали сварочного аппарата
В качестве SA1 можно использовать любой автомат на 25 А. Вместо
диодов VD3—VD8 можно применить диоды КД202В—КД202М или
любые на ток более 0,7 А и напряжение 70 В. Вместо КУ101А можно
использовать КУ201, КУ202, КУ221.
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
231
Резисторы Rl, R2 должны быть рассчитаны на мощность не менее
10 Вт. Конденсатор С1—типа К50-16—К50-35 или аналогичный импорт-
ный. VD1,VD2,VS1,VS2 должны быть рассчитаны на ток 160—250 А и
быть с любой группой по напряжению. Их необходимо установить на
радиаторы с площадью охлаждения не менее 100 см2.
Обмотка 3 трансформатора рассчитана на напряжение 40 В.
Вторичную обмотку можно домотать, если возникнет необходимость
повысить сварочный ток.
9.4. Сварочный аппарат
с регулировкой тока 20—200 А
Назначение
Сварочный аппарат предназначен для электродуговой сварки изде-
ий из конструкционных сталей электродами диаметром 2—5 мм [51].
Особенности использования
Питание сварочного аппарата осуществляется от однофазной сети
временного тока напряжением 220 В. Электронный регулятор тока
озволяет плавно изменять сварочный ток от 20 до 200 А, что дает воз-
южность сваривать детали различной толщины.
Принципиальная схема
Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата приве-
ена на рис. 9.8. Устройство объединяет в себе сварочный трансформа-
ор с выпрямителем и тиристорным регулятором. При этом для изго-
овления сварочного трансформатора и регулятора тока используют
оступные материалы и детали.
В состав устройства входят:
♦ силовой трансформатор Тр1;
♦ регулирующие тиристоры VS1 и VS2, включенные в цепь силовой
обмотки II;
. ♦ блок электронной регулировки, вырабатывающий управляющие
импульсы.
232
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 9.8. Принципиальная электрическая схема
Дополнительная обмотка III стабилизирует горение дуги и позволяет
улучшить процесс ее образования в начальный момент сварки. Обмотка
IV питает блок электронной регулировки тока.
Изготовление
Сварочный трансформатор Тр1 изготовлен на основе статорного сер-
дечника асинхронного двигателя переменного тока мощностью 15, 18,5
или 22 кВт.
Этапы работы таковы:
♦ разобрать двигатель;
♦ статор вместе с обмотками извлечь из корпуса;
D Примечание.
В случае затруднений при извлечении статора из корпуса, послед-
ний следует разбить осторожно, чтобы не повредить статор.
♦ вырубить зубилом обмотки статора, а остатки удалить, не повреж-
дая, сами статорные пластины;
♦ после этого магнитопровод обматать несколькими слоями стекло-
лакоткани;
♦ первичную обмотку I трансформатора изготовить сложенным
вдвое проводом марки ПЭВ-2 (медный) или АПСО (алюминие-
вый) диаметром 2,5 мм в 220 витков. После изготовления обмотки I
ее изолируют 2—3 слоями стеклолакоткани;
[лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
233
Н Примечание.
Провод наматывать равномерно по всему сечению магнито-
провода. Если провода требуемого диаметра нет, то можно
обмотку выполнить двумя или более природами, при этом их
суммарное сечение должно составлять 5 мм2. Для удобства
намотки рекомендуется использовать челнок, на который
предварительно отмотать требуемое количество провода.
♦ проверить первичную обмотку на наличие короткозамкнутых вит-
ков, для этого обмотку включить в сеть переменного тока напряже-
нием 220 В: ток в цепи обмотки не должен превышать 0,5 А;
Внимание.
Если значение тока превышает указанное, то надо более акку-
ратно перемотать обмотку.
♦ вторичную обмотку II наматывать проводом сечением 35 мм2, она
должна содержать 60 витков. В качестве провода может служить
медная или алюминиевая шина с надежной изоляцией;
♦ рядом с обмоткой II на магнитопроводе разместить обмотку III,
которая также должна содержать 60 витков провода марки ПЭВ-2
диаметром 2,5 мм;
♦ обмотка IV должна содержит 40 витков провода марки ВЭВ-2
0 0,7 мй с отводом от середины;
D
Примечание.
Обмотки II, III, IVизолируются, как и обмотка I. После окон-
чательной намотки следует снова испытать трансформа-
тор на холостом ходу. При указанном ранее токе первичной
обмотки на обмотках II и III должно быть напряжение 60 В, а
на обмотке IV — 40 В.
♦ трансформатор Тр2 рекомендуется наматать на магнитопроводе
Ш16 с толщиной набора 16 мм:
• обмотка 1 должна содержать 140 витков провода марки
ПЭВ-2-0,5 мм;
• обмотка II — 70 витков провода ПЭВ-2-0,1 мм;
• обмотки III и IV должны содержать по 90 витков провода
ПЭВ-2-0,5 мм.
234
Справочник сварщика для любителей и не только...
Конструкция и детали
Резисторы применить следующие:
♦ Rl—R9 — типа С2-23-0,5;
♦ RIO, R11 — типа МЛТ-2;
♦ R12 — типа СП2-6А.
Конденсаторы применить такие:
♦ С1 и СЗ — типа К-50-16...К50-35 или импортные;
♦ С2 и С4 — типа К73-17.
Внимание.
Блок, собранный без ошибок и из исправных деталей, в наладке
не нуждается. Следует обратить внимание на правильное под-
соединение обмоток трансформатора Тр2 и на соблюдение
указанной в схеме полярности подключения диодов, тиристо-
ров и конденсаторов.
Блок электронной регулировки
В основе блока электронной регулировки тока лежит схема аналогич-
ного устройства промышленного изготовления. Монтажную схему регу-
лятора выполнить печатным или навесным способом, но в любом случае
регулятор следует заключить в надежный корпус.
Работу блока можно проверить с помощью осциллографа. Для этого
выходы 4-5 и 6-7 нагрузить резисторами сопротивлением по 50 Ом и
мощностью 0,5 Вт. Подсоединив осциллограф сначала к одному выходу,
затем — к другому, убедиться, что перемещением движка резистора R12
изменяется скважность импульсов.
При отсутствии осциллографа работоспособность блока можно про-
верить с помощью вольтметра переменного тока.
Тиристоры VS1 и VS2 следует устанавливать на теплоотводах с общей
поверхностью 1000 см2 каждый.
Конструкция сварочного аппарата
Конструкция сварочного аппарата представлена на рис. 9.9. Транс-
форматор Тр1 закреплен на круглом основании диаметром 400 мм из
текстолита толщиной 10 мм или из фанеры толщиной 15 мм. На рис. 9.9
показаны:
1 — обмотка трансформатора;
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
235
2 — радиатор тиристора;
3 — тиристор;
4 — верхняя пластина;
5 — брусок;
6 — ручка для переноски;
7 — блок регулировки;
8 — потенциометр (R12);
9 — клемма для подсоединения сварочного кабеля;
10 — крепежный болт;
11 — нижняя пластина;
12 — скоба для намотки сетевого кабеля;
13 — сетевой кабель.
g
Совет.
Под трансформатор Тр1 следует подложить два бруска из
твердого дерева сечением 30 х 30 мм и длиной 350 мм для обес-
печения циркуляции воздуха и улучшения охлаждения его при
работе.
К основанию трансформатор Тр1 прикрепить стяжным болтом М12
I соответствующей длины. На верхней пластине закрепить радиаторы с
| тиристорами.
к Основание имеет две ручки для переноски трансформатора, изго-
I товленные из стальной трубы диаметром ’/2 дюйма. На ручках есть две
К текстолитовые пластины толщиной 6 мм. На одной из них установлен
| блок регулировки тока, потенциометр R12, а также закреплены клеммы
300
Рис. 9.9. Конструкция сварочного аппарата
236
Справочник сварщика для любителей и не только...
(болты М12) для подсоединения сварочного кабеля. На второй пластине
установлены две скобы для намотки сетевого кабеля после окончания
работы. Здесь же можно установить и автоматический выключатель,
рассчитанный на ток не менее 25 А.
Использование сварочного аппарата
Сварочный аппарат допускает следующий режим его эксплуатации:
работа — 1 час, перерыв — 10 минут. Сварку производят электродами
марки Э-5РА УОНИ-13/55-2,5 УД-1 требуемого диаметра с соблюдением
техники безопасности при работе с электроприборами.
9.5. Малогабаритный сварочный аппарат
автолюбителя с зарядным устройством
аккумулятора
Назначение
Малогабаритный универсальный сварочный аппарат постоянного
тока с функцией заряда аккумуляторных батарей [29].
Требования к малогабаритным сварочным аппаратам
Рассмотрим основные требования к малогабаритным сварочным
аппаратам. Источник напряжения такого сварочного аппарата должен
обладать хорошими динамическими характеристиками.
Во-первых, рабочее напряжение на дуге должно быстро устанавли-
ваться и изменяться в зависимости от длины дуги, обеспечивая ее устой-
чивое горение.
Во-вторых, для постоянного тока достаточно напряжения зажига-
ния 30—40 В, в то время как для переменного необходимо напряжение
40—60 В.
В-третьих, время восстановления рабочего напряжения при корот-
ком замыкании от 0 до 30 В не должно превышать 50 мс.
В-четвертых, ток КЗ (короткого замыкания) не должен превышать
рабочий более, чем на 25—100 %.
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
237
Рис. 9.10. Вольтамперная характеристика
При ручной дуговой сварке внешняя характеристика (рис. 9.10)
источника тока должна быть падающей, т. е. напряжение должно умень-
шаться с увеличением тока.
При крутой динамической характеристике источника питания
динамические токи КЗ значительно меньше (они близки к статическим
токам КЗ), и при удлинившейся дуге образуется стабильная рабочая
точка. Вышеперечисленным требованиям в полной мере соответ-
ствует источник напряжения, выполненный по схеме генератора тока.
Свойства такой конструкции в полной мере подходят и для зарядного
устройства.
Характеристики и особенности
На базе рассмотренных выше требований разработан сварочный
аппарат, схема которого представлена на рис. 9.11.
Основные технические характеристики устройства:
Максимальный сварочный (зарядный) ток:
при двух ключах регулятора, А...............................40 (30);
при трех ключах, А..........................................60 (40);
Напряжение холостого хода, В.....................................36;
Минимальный ток заряда, А.......................................v . 1;
Коэффициент полезного действия, не менее........................0,8.
С целью уменьшения нагрузки на диоды моста сетевого выпрямителя
при включении сети применено устройство заряда конденсатора, опи-
санное в книге «Сетевые блоки питания с высокочастотным преобразо-
ванием. Л.: Энергоатомиздат, 1991».
[ Отличительная особенность устройства состоит в том, что формиро-
? ватель импульса запуска тиристора обеспечивает его срабатывание при
238
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 9.11. Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата
минимальном напряжении на переходе «анод-катод», т. е. синхронно с
переходом сетевого напряжения через нуль.
Необходимые расчеты
Величину резистора R4 рассчитывают из соотношения
R4 = 17(0,8x1^-1н') = 300/(0,8x24 - 5) = 21,1 Ом;
где Imax — максимальный допустимый импульсный ток коллектора сило-
вого транзистора;
1Н' — приведенный к входному напряжению Uh ток нагрузки преоб-
разователя.
Ток, потребляемый преобразователем, рассчитывают по формуле:
V = = UHxI,/Unn = 20x60/300x0,8 = 0,5 А,
где Рн — выходная мощность аппарата;
п — КПД; UH = 20 В (напряжение на дуге).
Мощность, выделяющаяся на резисторе R4, определяется выраже-
нием
PR4 = yxIcx(R4xR4)
где 1с = 1н — ток разряда конденсатора С8;
у — коэффициент заполнения импульсов.
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
239
Принципиальная схема
Схема работает следующим образом. До запуска преобразователя напря-
жение на конденсаторе С13 отсутствует, тиристор закрыт и заряд конденса-
тора фильтра С6 происходит через ограничительный резистор R6.
Как только конденсатор С6 зарядится до напряжения запуска преоб-
разователя, появится напряжение на С13, и первым же синхроимпуль-
сом с VD6 через дифференциальную цепочку С9, R7 запустится однови-
братор на транзисторах VT2, VT3. При этом на управляющий электрод
VS1 поступит открывающее его напряжение с конденсатора С13 через
элементы R19, VT3. Бросок тока зарядки конденсатора фильтра не пре-
вышает 15 А.
Элементы L2, VD5, С8, R4 служат для ограничения броска тока через
силовые транзисторы преобразователя в моменты зажигания дуги.
Преобразователь аппарата выполнен по полумостовой схеме с само-
возбуждением и коммутирующим насыщающимся трансформатором.
Пропорционально-токовое управление способствует повышению КПД
устройства за счет повышения быстродействия коммутационных процессов.
За основу описанного выше сварочного аппарата А. Петровым была
в целом взята идея, описанная в [36].
Внимание.
Отличительная особенность заключается в том, что включе-
ние и выключение силовых высоковольтных транзисторов пре-
образователя осуществляется в режиме разомкнутых ключей
KI, К2 (КЗ) регулятора, т. е. на холостом ходу во всем диа-
пазоне нагрузок. А это значительно повышает надежность
устройства за счет исключения сквозных токов, повышает
КПД и уменьшает импульсные помехи.
Регулировка тока нагрузки осуществляется длительностью импуль-
:сов с помощью схемы управления (СУ), выполненной на DD1, DD2.
При этом силовые транзисторы регулятора используются в режиме
насыщения с минимальными потерями мощности. На элементах DD1.1,
R18, VD10, VD12 выполнен формирователь меандра, синхронного с
[частотой преобразования. Далее по фронту и по спаду сигнала с помо-
?Щью дифференцирующих цепочек СЗ, R2, С4, R8 и DD2.2 формируются
^Короткие, около 2 мкс, отрицательные импульсы.
( За работу схемы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) отве-
чает одновибратор, выполненный на элементах DD1.2, DD1.3, дли-
240
Справочник сварщика для любителей и не только...
тельность импульсов которого зависит от состояния транзистора VT1.
Управляющее напряжение на базу этого транзистора поступает от пре-
образователя ток-напряжение (ПТН), выполненного на операционном
усилителе DA1 и шунте R38 типа 75ШСМЗ-50-0,5 (падение напряжения
75 мВ при токе нагрузки 50 А).
Минимальный ток зависит от чувствительности ПТН и настраивается
с помощью резистора R36.
Внимание.
Максимальный ток ограничивают подбором резистора R13.
Устройство пригодно для зарядки любых аккумуляторов напряже-
нием от 6 до 24 В, так как является генератором тока.
Напряжения в контрольных точках показаны на рис. 9.12. Работа
ключей регулятора описана, например, в «А. Петров. Эффективный
импульсный стабилизатор напряжения. Радиолюбитель. N1,1993, с. 29»
и особенностей не имеет.
Для удобства пользования в устройстве предусмотрено два поддиапа-
зона регулировки тока.
Катушка трансформатора Т1 выполнена бескаркасной. Обмотка I
отделена от остальных тремя слоями лакоткани. Обмотку II мотают в
два провода, как показано на рис. 9.13. Таким образом, получают четыре
обмотки, после чего их «прозванивают» мультиметром и принадлежа-
Рис. 9.12. Эпюры напряжений в контрольных точках
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
241
Обмотки IV и V Полуобмотки II
Обмотки I и III Изоляция
Рис. 9.13. Особенности намотки вторичной обмотки
щие к одной полуобмотке соединяют параллельно. Отвод получают сое-
динением конца одной полуобмотки с началом другой.
Расчет сечения проводов обмоток
| Действующее (эффективное) значение тока вторичной обмотки со
средней точкой
I 1э = 1н/2 = 60/1,41 = 43 А.
Принимаем плотность тока J = 6 А/мм2. Тогда сечение провода
Ь = у = 43/6 = 7 мм2.
L С целью уменьшения эффекта вытеснения тока, а также получения
достаточной гибкости разбиваем проводник на 16 проводов:
I S = S/16-17/6 = 0,43 мм2,
Откуда диаметр провода Д = 0,74 мм (принимаем Д = 0,8 мм).
| Моточные данные трансформаторов сведены в табл. 9.1.
)точные данные трансформаторов Таблица 9.1
Обмотка Количество витков Провод ПЭВ-2, мм Магнитопровод
Т1 I 25 4x0,56 Ш16x40 (два сложенных вместе магнитопровода Ш16х20 200НМ)
II 6,5+ 6,5 16x0,8 в два жгута
III , 2 0,8
2,5+ 2,5 0,3
IV 2 + 2 0,4
V 3 0,4
Т2 1 * 10 0,8 2000НМ К20х12хх6
II 6 4x0,5
Ila 1,5 4x0,56
III 6 4x0,5
L6 1 12 16x0,69 2000НМШ12х15 зазор 0,5 мм
II 1 0,5
242 Справочник сварщика для любителей и не только...
Трансформатор Т1 и диоды VD16—VD20 закреплены на общем
теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности около 1000 см2, слу-
жащем задней стенкой аппарата.
Транзисторы VT4—VT7 закреплены на отдельных ребристых ради-
аторах с площадью охлаждающей поверхности около 200 см2. Причем
коллекторы и базы спаренных транзисторов объединены, а в их эмитте-
рах включены токовыравнивающие резисторы по 0,1 Ом типа С5-16МВ
мощностью 2 Вт.
Ключи KI, К2 регулятора выполнены в виде отдельных модулей и
могут наращиваться до трех. Транзистор VT11 снабжен радиатором с
площадью охлаждающей поверхности около 150 см2. Транзистор VT9
закрепляют на том же радиаторе через слюдяную прокладку или на
небольшом отдельном радиаторе.
Примененные детали и возможные замены
В качестве конденсаторов СИ, С12 применены конденсаторы типа
К73-16-250В-3,3 мкФ. Конденсатор С6 типа К50-35-350 В-330 мкФ
можно заменить двумя конденсаторами типа К50-27-350В-220 мкФ или
импортными аналогами. Конденсатор С8 — типа К50-29-350В-22 мкФ,
конденсатор С23— типа К50-29-63В-1000 мкФ. Остальные конденса-
торы — типа К50-35 (импортные) и К73-17. Резистор R4 — типа С5-35В
мощностью 15 Вт.
Дроссели — типа Д13 и типа Д69 (Д59). При использовании аппарата
с током нагрузки до 40 А дроссель L2 можно заменить на дроссель типа
Д59. Микросхему DA1 типа К140УД7 можно заменить К140УД6. При
правильной фазировке трансформаторов преобразователь запускается
сразу и, как правило, в налаживании не нуждается.
Настройка регулятора тока
Регулятор тока следует настроить следующим образом:
♦ установить переключатель SA2 в положение 1—10 А, движок рези-
стора R36 — в среднее положение, R16 — в крайнее правое;
♦ с помощью подстроечного резистора R36 установить ток коротко-
го замыкания 1 А по амперметру в качестве нагрузки.
При измерении сначала замкнуть выходные клеммы, затем к ним под-
ключить амперметр. Для измерений клеммы разомкнуть. Переключение
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
243
диапазонов измерений также следует производить при закороченных
клеммах.
Встроенный прибор следует откалибровать с помощью подстроеч-
ного резистора R41. Затем перевести резистор R16 в крайнее левое по
схеме положение. Подбором резистора R13 добиться тока короткого
замыкания около 10 А.
При желании, в устройство можно ввести функцию автоматического
переключения в режим пускового устройства двигателя автомобиля. Для
этого достаточно сделать пороговое устройство, которое бы переключало
аппарат при просадке напряжения в нагрузке (на аккумуляторе) ниже
10 В с тока заряда около 5 А в режим отдачи максимального тока и обратно.
9.6. Сварочный аппарат с умножителем
выходного напряжения
Назначение
Это универсальный сварочный аппарат с мягкой (падающей) воль-
тамперной характеристикой [56].
Особенности работы
| Процесс горения дуги протекает стабильнее у сварочных устройств
С мягкой (падающей) вольтамперной характеристикой. К числу таких
Аппаратов можно отнести и самодельный аппарат с выпрямителем,
«Принципиальная электрическая схема (рис. 9.14) которого содержит
Изюминку. Суть этого нововведения состоит в быстрой смене режимов
работы диодов, включаемых по типовому вентильному мосту (ВСМ), но
По так называемой схеме удвоения напряжения (ВСУ).
Рис. 9.14. Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата
244
Справочник сварщика для любителей и не только...
Принципиальная схема
Особую роль в рассматриваемом техническом решении играет пере-
мычка Х2— ХЗ. Вставив ее, получают из обычного диодного моста
VD1—VD4 с низкочастотным фильтром C1C2L1 выпрямительное
устройство, на выходе которого в режиме холостого хода будет удвоен-
ное (по сравнению с первым вариантом работы) напряжение.
При этом положительная полуволна напряжения, поступающего от
начала вторичной обмотки сварочного трансформатора Т1, беспрепят-
ственно проходит полупроводниковый силовой вентиль VD1 и, заря-
див конденсатор С1 практически до максимума, возвращается к концу
названной обмотки. С наступлением другого полупериода цепь прохож-
дения положительных электрических зарядов будет несколько иной:
от конца обмотки II сварочного трансформатора Т1 к С2,
а от него — через вентиль VD2 —
к началу той же вторичной обмотки.
Но конденсаторы С1 и С2 соединены друг с другом так, что резуль-
тирующее напряжение оказывается равным суммарному, которое и
подводится через дроссель L1 к промежутку «электрод-деталь», облег-
чая возникновение сварочной дуги. Полупроводниковые диоды VD3 и
VD4 при замкнутой перемычке и отсутствии сварочной дуги в работе
схемы как бы не участвуют по причине своего обратного включения в
выпрямительные цепи. К тому же каждый из них оказывается запертым
напряжением от соответствующего конденсатора.
Недостатком типовых схем удвоения является крутопадающая внеш-
няя характеристика, то есть резкое снижение выпрямленного напряже-
ния при увеличении тока нагрузки. Это заставляет применять заряд-
ные конденсаторы большой емкости (в рассматриваемом устройстве по
15000 мкФ каждый).
Внимание.
Типовые схемы удвоения взрывоопасны: при пробое одного из
силовых вентилей переменное напряжение оказывается напря-
мую приложенным к электролитическому (оксидному) конден-
сатору, что недопустимо. В этом случае используется защит-
ное устройство на бездействовавших ранее VD3, VD4.
(Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе 245
Конструкция и детали
Мощность трансформатора Т1, имеющего магнитопровод
ПЛ45х80, равна 2,5 кВт. Первичная обмотка трансформатора содер-
жит 156 витков провода ПЭВ-2 диаметром 2,5 мм. Обмотка может
быть также выполнена и более тонким, но сложенным вдвое прово-
дом ПЭВ-2-1,7 мм. Для намотки вторичной (понижающей) обмотки
использован провод БПВЛ сечением 16 мм2. Требуемое количество
витков — 22. Дроссель L1 содержит 33 витка провода БПВЛ сечением
10 мм2. Намотаны они на изолирующем каркасе, который надевается
на магнитопровод ШЛ50х50, собираемый с немагнитным зазором
(Величиной 2 мм, в котором установлены прокладки толщиной 2 мм из
^термостойкого диэлектрика.
; В качестве диэлектрика рекомендуется гетинакс иди текстолит.
^Конденсаторы С1 и С2— оксидные К50-18 или другого типа, рас-
считанные на использование в цепях с напряжением 50 В и более.
«Рекомендуемые к использованию в схеме диоды Д161 могут иметь в
конце наименования любую комбинацию цифр и букв.
I |Я Совет-
h 1Щ1 Допустимо применение мощных диодов типа В200, Каждый из
I диодов установлен на дюралюминиевый теплоотвод-радиатор
80^80^45 мм с вертикальным расположением ребер (для луч-
1 шего охлаждения за счет конвекции).
№. *
к Клеммы Х2-Х5 представляют собой латунные или медные болты М10
№ шайбйми и гайками, выведенные на переднюю панель из текстолита
Шли гетинакса. Перемычка сечением 30 мм2 — из меди или алюминия.
9.7. Сварочный аппарат
| с двумя трансформаторами
м Назначение
I/ Переносной сварочный аппарат универсального применения весом
Ebcero в 26 кг. Основную массу сварочного аппарата составляет транс-
форматор с Ш-образным сердечником [6].
246
Справочник сварщика для любителей и не только...
Задачи, поставленные при конструировании
Первая задача при конструировании сварочного аппарата — умень-
шение его массы и габаритов. Для этого используется ЛАТР. У ЛАТРа
сердечник круглый, в виде бублика. Поэтому для уменьшения массы
аппарата используются два сердечника от ЛАТРов. С внутренней сто-
роны каждого отмотана часть стальной ленты, образующей сердечник
так, что дырка бублика стала больше и можно разместить на сердечнике
первичную обмотку трансформатора WI.
Чтобы площадь сечения сердечника не изменилась, перед установкой
обмотки снятую часть стальной ленты надо намотать на внешнюю сто-
рону сердечника-бублика. Провод для первичной и вторичной обмоток
подобран из расчета, что ток сварки составит 80 А, то есть чтобы можно
было варить трехмиллиметровым электродом.
Вторая задача— добиться плавного регулирования сварочного тока,
для чего нужно иметь возможность менять вторичное напряжение. Это осо-
бенно важно, когда сварщик работает далеко от питающей сети и ему жела-
тельно поднять напряжение, чтобы скомпенсировать потери в длинных
проводах. Для этого используется схема выпрямления напряжения, постро-
енная на тиристорах (рис. 9.15). Для надежности используются тиристоры
на рабочий ток, вдвое превышающий ток сварочного аппарата. На выходе
аппарата получено выпрямленное регулируемое напряжение до 50 В.
Совет.
Выходные данные аппарата позволяют использовать его и для
зарядки автомобильных аккумуляторов. Если выходные клеммы
устройства присоединить к автомобильному аккумулятору,
то оно, работая в режиме пускового устройства, поможет
завести автомобиль с разряженным аккумулятором.
Рис. 9.15. Тиристорная схема выпрямления напряжения
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
247
Поскольку аппарат легко переносить, им можно пользоваться и как
источником постоянного тока, если где-то вдали от питающей сети
потребуется паяльник или другой инструмент с напряжением питания
ниже 50 В.
Конструкция сварочного аппарата
Размеры сварочного аппарата составляют 400x220x220 мм. Каркас
сварен из алюминиевых уголков 20x20 мм, панели алюминиевые толщи-
ной 2,5—3 мм. В верхней, нижней и передней высверлены отверстия для
вентиляции. К боковой стенке приварена полочка, на которой установ-
лены тиристоры. Их радиаторы отделены от стенки и каркаса изолирую-
щими втулками.
Трансформатор можно выполнить и на другом железе, например,
типа ШЛ. Но при этом увеличится объем сердечника трансформатора, а
с ним и всего аппарата, да и магнитные характеристики будут хуже.
На два круглых сердечника с диаметром отверстия 80 мм намотана
первичная обмотка W1 двумя участками по 240 витков, провод ПЭТВ-2
диаметром 1,6 мм (рис. 9.16). Вторичная обмотка W2 выполнена из про-
фильного провода ПЭТВП сечением 20 мм. Мотается сначала 24 витка,
| потом еще 24, и затем участки соединяются последовательно. Обмотка
управления W3 наматывается на любое из двух колец сердечника прово-
зом ПЭВ-2 диаметром 0,35 мм. Мотать лучше всего сразу двумя прово-
дами, а сделав 24 витка, соединить два участка последовательно.
( При намотке вторичной обмотки трансформатора не забудьте охва-
тить ею оба кольца сердечника, иначе не получите на выходе аппарата
Рис. 9.16. Конструкция сварочного аппарата
248
Справочник сварщика для любителей и не только...
желаемого напряжения 50 В. На рис. 9.15 точками обозначено, где
начало обмоток.
Внимание.
Очень важна правильная фазировка вторичной и управляющей
обмоток.
Если надо расширить диапазон регулирования напряжения, надо
установить конденсатор С типа МБГО в 10 мкФ на 160 В.
На рис. 9.16 не показан автомат со стороны питающего напряже-
ния 220 В. Он необходим и для включения-выключения аппарата, и для
защиты от перегрева. В схеме использован автомат АП-50 с тепловым
расцепителем на 40 А. Можно использовать и любой другой автомат,
лишь бы он подходил по параметрам.
Внимание.
Если необходимо варить часто, то во избежание неприятно-
стей замените квартирный электросчетчик на счетчик, рас-
считанный на ток 40 А. При токе сварки 80 А (трехмиллиме-
тровый электрод) из сети потребляется ток не более 20 А. В
этом режиме аппарат может работать длительное время.
При сварке электродами большего диаметра время сварки придется
сократить. Так, если потребуется варить пятимиллиметровым электро-
дом, то, израсходовав два электрода, почувствуете, что аппарат пере-
грелся, а это крайне нежелательно.
Детали
На электрической принципиальной схеме сварочного аппарата
(рис. 9.15) обозначены:
R1 — нерегулируемое сопротивление 10 Ом, 10 Вт;
R2 — регулируемое сопротивление 1—2 кОм, 10 Вт;
VD1, VD2 — диоды КД226А—КД226Д;
VD3, VD4 — тиристоры Т160;
S — пакетный выключатель на ток до 50 А;
Wl, W2, W3 — обмотки трансформатора;
V — вольтметр;
С — конденсатор К73-17 0,5 мкФ 160 В.
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
249
9.8. Сварочный аппарат
на основе неисправного электродвигателя
Назначение
Универсальный сварочный аппарат с дополнительной возможностью
точечной сварки. С электродами диаметром 3—5 мм им можно свари-
вать металл толщиной 1—12 мм. Установка работает от сети перемен-
ного тока напряжением 220 В или 380 В [14].
Изготовление сварочного трансформатора
Основная проблема при изготовлении сварочного аппарата— где
взять железо для изготовления его главной детали— мощного транс-
форматора? С. Воробьевым предлагается для этой цели использовать
неисправный электродвигатель мощностью не менее 7,5 кВт, с числом
оборотов в минуту 740—960 (в этих электродвигателях диаметр ротора
больше, чем в электродвигателях с числом оборотов 1500—3000 оборо-
тов в минуту).
Электродвигатель разобрать, вынуть статорную обмотку. Затем раз-
бить корпус статора. Из него вытащить пакет железа, в котором была уло-
жена обмотка. После этого на железо намотать необходимую обмотку —
точно так, как на 0-образный сердечник, т. е. с помощью челнока.
*
Расчет сварочного трансформатора
Для расчета количества витков необходимы:
♦ трансформатор на 12 В;
♦ амперметр переменного тока на 5 А.
Расчет производиться так:
♦ выбрать любой провод сечением не менее 1,5 мм2;
♦ намотать на сердечнике 20 витков;
♦ затем на эту обмотку подать напряжение 12 В;
♦ измерить ток, протекающий в ней.
Ток должен быть около 2 А. Если он меньше, количество витков необ-
ходимо уменьшить, а если больше — увеличить.
Наконец, полученное количество витков следует разделить на 12 и
। Получить результат: количество витков на 1 В.
250
Справочник сварщика для любителей и не только...
Изготовление сварочного аппарата
В рассмотренном варианте использован электродвигатель мощно-
стью 7,5 кВт, 960 об/мин.
Внимание.
Немалая сложность состоит в выполнении вторичной обмот-
ки. Из-за неудобства намотки проходится отказаться от
применения провода в стеклянной изоляции, и для вторичной
обмотки использовать провод ПЭТВ-2 диаметром 2,36 мм,
Который был сложен семь раз, то есть каждый виток выпол-
нялся в семь проводов.
Первичная обмотка изготовлена из такого же провода сечением
2,36 мм2, сложенного вдвое. Можно использовать для обмоток любой
провод диаметром от 1,5 мм до 2,5 мм, предварительно пересчитав по
его сечению количество проводников в обмотке.
Внимание.
Провод вторичной обмотки необходимо изолировать по всей
длине, для чего лучше использовать стеклолакоткань, но в край-
нем случае можно использовать и обычную изоленту. Сначала
намапгать обмотку на 220В, затем—все остальные. Особое вни-
мание надо обратить на качество изоляции между обмотками.
Совет.
Сделав отвод во вторичной обмотке для получения напряжения
13 В и установив выпрямительные диоды на ток не менее 200 А,
трансформатор можно использовать в пусковом устройстве
для запуска автомобильного двигателя при разряженном акку-
муляторе.
Использование сварочного аппарата
Напряжение вторичной обмотки для работы в сварочном режиме
должно составлять 60—70 В. При этих данных сварочный аппарат варит
электродами от 3 до 5 мм. После укладки обеих обмоток, если осталось
достаточно места, можно сделать обмотку для точечной сварки. Эта
обмотка представляет собой 4 витка медной шины размером 40x5 мм.
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
251
I
Толщина скрепляемого точечной сваркой железа при этих данных
составляет 1,5 мм. Изготовленный таким способом сварочный транс-
форматор надежно действует вот уже в течение 10 лет.
9.9. Доработка сварочного аппарата
для работы на постоянном токе
Необходимость доработки
f Широкое применение в настоящее время получили самодельные сва-
Ерочные аппараты, питаемые от сети напряжением 220 В с переменным
^сварочным током. Такие аппараты просты и недороги. Но работать с ними
втрудно, да и качество сварного шва часто неудовлетворительно [67].
I Гораздо удобнее работать на постоянном токе, для чего необходимо
^встроить в аппарат выпрямитель и балластный дроссель. Схема дорабо-
танного устройства показана на рис. 9.17.
-220 В
50Гц
VD1...VD4
Д161-200
-Электрод
Деталь
Рис. 9.17. Принципиальная схема доработанного сварочного аппарата
Применяемые детали
’ Для работы в выпрямителе VD1—VD4 подойдут, кроме указанных на
Ькеме, диоды Д161—Д250, Д161—Д320, В200. Их следует установить на
Теплоотводы с большой эффективной поверхностью. Удобно использо-
вать серийные теплоотводы типа 0171-80.
\ Введение дросселя позволяет значительно облегчить зажигание сва-
рочной дуги и обеспечивает большую ее устойчивость.
• Дроссель L1 изготовлен на магнитопроводе от сетевого трансфор-
матора ТС-270 старого лампового телевизора. Все обмотки трансфор-
матора надо удалить, и на каждый его каркас намотать по обмотке из
—30 витков медного провода прямоугольного сечения площадью
16—22 мм2. Обмотки включают последовательно. Между половинами
нагнитопровода надо при сборке вложить прокладки из текстолита тол-
щиной 0,3—0,5 мм.
252 Справочник сварщика для любителей и не только...
Конструкция
Конструктивно выпрямитель и дроссель смонтированы в виде авто-
номной приставки, что позволяет быстро менять род сварочного тока и
облегчает доставку сварочного оборудования к месту проведения работ.
Приставка практически была опробована (А. Клабуковым, С. Ба-
бинцевым, г. Киров) с различными самодельными сварочными аппара-
тами и получила хорошие отзывы как опытных сварщиков, так и начи-
нающих любителей.
9.10. Сварочный аппарат с повышенным КПД
Особенность сварочного аппарата
Принципиальным отличием предлагаемого сварочного аппарата от
остальных конструкций является применение специального трансфор-
матора с падающей характеристикой, позволяющей повысить КПД
устройства в целом. Аппарат разработан и изготовлен Д. Г. Богадицей в
двух экземплярах, хорошо зарекомендовал себя в эксплуатации [7].
В данном аппарате (рйс. 9.18) используется мостовой выпрямитель с
LC-фильтром, позволяющим резко повысить качество сварки, обеспе-
чить высокую надежность горения дуги и легкость ее зажигания.
Технические параметры
Напряжение питания..................................220±10 % В, 50 Гц;
Напряжение холостого хода...........................................60 В;
Номинальный сварочный ток......................................100 А;
Потребляемая мощность...................................... 3500 ВА;
Диаметр электрода наибольший.........................................3 мм;
Ориентировочный вес.................................................30 кг.
Рис. 9.18. Принципиальная схема сварочного аппарата
[лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
253
Детали и конструкция
Трансформатор Тр имеет конструкцию, позволяющую получить
s падающую характеристику. Мост выпрямителя собран на вентилях В200
и ВЛ200 прямой и обратной полярности (для удобства монтажа).
Дроссель собран на прямоугольном магнитопроводе с индуктивно-
। стью 1,5 мГн. Емкость фильтра С должна быть не менее 3300 мкФ, а
| рабочее напряжение — не ниже 100 В. Параметры дросселя и емкости
f выбраны из условий запасаемой энергии, необходимой для поддержа-
ния горения дуги в паузах электрического тока, по известным физиче-
ским формулам.
Изготовление магнитопровода трансформатора
Магнитопровод трансформатора изготовлен из ленточной электри-
( ческой технической стали,
применяемой в измерительных трансформа-
торах тока, марки ЭЗЗОА (старое обозначение) толщиной 0,3 мм. Лента
укладывается в цилиндрический сердечник с габаритами, указанными
на рис. 9.19. После сборки сердечника его необходимо заизолировать
электрокартоном толщиной 1—2 мм. Электрокартон нужно закрепить
Рис. 9.19. Габариты цилиндрического сердечника
254
Справочник сварщика для любителей и не только...
на сердечнике киперной или тафтяной лентой по всему периметру.
Изолированный магнитопровод можно окрасить одним слоем краски
ПФ иди ГФ.
S?
Намотка обмоток трансформатора
Провод перед намоткой необходимо выравнять, выпрямить и нама-
тать на челнок для первичной обмотки, для вторичной обмотки —
согнуть в челнок.
Для первичной обмотки используется медный круглый изолирован-
ный провод диаметром 1,6—1,8 мм любого типа с матерчатой (шелко-
вой) или лаковой изоляцией. Первичная обмотка наматывается на одной
из половин магнитопровода (рис. 9.20) по следующей схеме:
♦ 1-й и 2-й слои по 116 витков;
♦ 3-й слой с отводами от 302-го (170 В), 317-го (180 В), 332-го (220 В)
витков, последний виток 348-й (240 В).
Все слои, кроме первого, укладываются на электрокартонные про-
кладки толщиной 1—2 мм (рис. 9.20).
После намотки сетевой обмотки трансформатор включается в сеть на
номинальное напряжение 220 В отводом «220» для проверки тока холо-
стого хода (он должен быть в пределах 0,3—1 А).
Рис. 9.20. Схема намотки первичной обмотки
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
255
Внимание.
Если ток холостого хода намного больше 1 А, то вероятно
есть межвитковое замыкание, которое следует устранить.
Вторичная обмотка наматывается на свободной половине магни-
топровода по аналогичной технологии в 3 слоя, общее число ее вит-
ков составляет 63. Для намотки автор конструкции Д. Г. Богадица
использовал прямоугольный изолированный медный провод сече-
нием 5,2x3,4 мм.
После намотки вторичной обмотки трансформатор нужно опять
включить в сеть на номинальное напряжение:
♦ чтобы проверить ток холостого хода;
♦ измерить напряжение на вторичной обмотке, которое должно быть
не ниже 42 В.
Готовый трансформатор рекомендую окрасить темной эмалью ПФ или
‘Ф, высушить и измерить сопротивление изоляции между обмотками,
оторое должно быть более 1 МОм (измерять мегаомметром 1000 В).
Изготовление дросселя
Собрать магнитопровод дросселя с эффективным сечением сер-
чника не менее 60 см2 (рис. 9.21). Дроссель нужно наматывать тем
Рис. 9.21. Конструкция дросселя
256
Справочник сварщика для любителей и не только...
же проводом, что и вторичную обмотку трансформатора, с общим
числом витков 75—80. Каждый слой стягивать киперной лентой, по
окончании намотки витки скрепить, обмотку окрасить аналогично
трансформатору.
Проверить индуктивность дросселя, которая должна быть не ниже
1,5 мГн.
Сопротивление изоляции обмотки относительно сердечника должно
быть не ниже 1 МОм.
Сборка схемы
Собрать схему согласно рис. 9.18 и проверить ее работоспособность.
Измерить напряжение на выходе сварочной цепи, которое должно быть
не менее 60 В при Ц.сти=220 В.
Попытаться зажечь дугу, соблюдая следующие меры безопасности:
1) подключение к сети произвести медным проводом сечением не
менее 2,5 мм, сечение сварочных «концов» должно быть не менее
16 мм2 и длиной не более 14 м;
2) сварку производить, пользуясь сварочной маской;
3) из зоны сварки удалить горючие и воспламеняющиеся материалы.
Дуга должна зажигаться легко и гореть очень устойчиво независимо
от типа электрода. Регулировать сварочный ток можно в небольших
пределах, переключая сетевую обмотку.
Полезная информация и комментарии
1. Размеры и расположение элементов конструкции уточнить после
изготовления трансформатора, дросселя и наличия имеющихся
материалов. На рис. 9.21 показана конструкция дросселя, на
рис. 9.22 — каркаса, на рис. 9.23 — распорки, на рис. 9.24 — внеш-
ний вид корпуса с расположением внутри него элементов кон-
струкции.
2. Диоды можно применять любого типа с рабочим током не менее
200 А и обратным напряжением 200 В.
3. Конденсатор должен быть собран из силовых конденсаторов
любого типа, исключая малогабаритные.
4. Для изготовления дросселя нельзя использовать замкнутые магни-
топроводы или с регулируемым зазором.
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
257
5. При сборке схемы параметры LC-фильтра могут быть такими, что
при сварке возможен эффект резонанса токов. Последствия этого
явления могут быть весьма положительными: резко упадет потре-
бляемый ток сети (в пределах 9—10 А), однако возможен перегрев
конденсатора и его разрушение. Поэтому при пробной сварке сле-
дует обязательно проверить ток потребления и нагрев конденса-
тора.
6. При сборке магнитопровода не следует увеличивать его сечение
с целью уменьшения числа витков сетевой и сварочной обмоток.
Магнитопровод специально рассчитан для передачи мощности в
сварочную дугу, которая для электрода диаметром 3 мм не превы-
шает 2 Вт.
Ручка 2 шт.
Ст.3 010...012 мм
Сталь угловая /
30...40 мм
Шпилька 2 шт.
М8
Рис. 9.22. Конструкция каркаса
Рис. 9.23. Конструкция распорки
258
Справочник сварщика для любителей и не только...
1 - гайка М4 с изоляционной головкой;
2 - болт Мб для крепления вентилей;
3 - болт М10 (зажимы сварочной цепи);
4 - сборная шина 60x4 мм (AI или Си);
5-шпилькам 10;
6-вентиль В200 (V1.V3);
7 - вентиль ВЛ200 (V2 V4);
8 - распорка;
9 - трубка 20;
10 - сборка конденсаторов;
11 - силовой трансформатор;
12-дроссель;
13-каркас;
14 - плита изоляционная (текстолит,
гетинакс, стеклотекстолит толщиной
8...12 мм);
15 - прокладки изоляционные
выравнивающие (текстолит, картон и пр.)
Рис. 9.24. Внешний вид корпуса с расположением внутри него элементов конструкции
9.11. Сварочный аппарат с питанием
от двигателя внутреннего сгорания
Нетрадиционный источник питания сварочной дуги
Самодельных сварочных аппаратов сделано очень много [47]. Всюду
ли можно подключить такой аппарат? Ведь несанкционированное под-
ключение сварочного аппарата влечет за собой крупный штраф. К тому
же для выполнения сварочно-монтажных работ в селе часто требуется
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
259
автономный источник питания сварочной дуги, работающий от двига-
теля внутреннего сгорания (ДВС), часто именуемого в народе «САК».
Рассмотрим несколько нетрадиционный источник питания свароч-
ной дуги:
Двигатель внутреннего сгорания + Генератор +
+ Трансформатор + Выпрямитель.
Этот сварочный аппарат разработал Ю. А. Сытник (г. Кобеляки
Полтавской обл.). Эксплуатация данного сварочного аппарата в течение
двух лет показала неплохие характеристики.
Требования
Требование при разработке к аппарату были следующие:
♦ «САК» должен обеспечивать сварочный ток до 120 А (для обеспече-
ния возможности производить сварку электродами диаметром 3 мм);
♦ он должен быть компактен, мобилен, чтобы его можно было устано-
- вить на прицеп легкового автомобиля и доставить к месту работы;
♦ агрегат должен иметь два выходных напряжения: постоянное
50 В для сварки и переменное 220 В/50 Гц для подключения самого
первого и неотъемлемого атрибута монтажных работ — «болгар-
ки» и других электроинструментов.
Конструкция
• За основу установки Ю. А. Сытником была взята бензиновая электро-
станция с трехфазным генератором мощностью 4 кВт с двигателем УД-2.
•Чтобы полностью реализовать мощность генератора, был использован
Зрехфазный трансформатор заводского изготовления типа ТСЗИ-2,5
220/380/36В мощностью 2,5 кВт.
। Все соединения сделаны согласно схеме рис. 9.25. Выпрямитель под-
?ключен по схеме Ларионова. Диоды ВК-200 установлены на радиаторы.
рМожно применить также ВЛ200, ВД200, В200. В крайнем случае, можно
также использовать тиристоры Т160, подключив их согласно схеме
рис. 9.26. Сейчас они на рынке стоят дешевле силовых диодов.
| Трансформатор и выпрямительный мост расположены на арматуре
’каркаса электростанции. Рядом со щитком приборов прикреплена
(дополнительная розетка на 220 В для переносного электроинстру-
мента. Диоды в дополнительном принудительном охлаждении не нуж-
даются.
К
260
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 9.25. Принципиальная схема сварочного аппарата
R1 Д1 Д226Б
Т160
Рис. 9.26. Особенность схемы при использовании тиристоров Т160
В Примечание.
Наличие конденсаторов С1—СЗ необязательно, но с ними гене-
ратор работает надежнее.
Соединение обмоток
Соединение первичной обмотки трансформатора «звезда-треуголь-
ник» выбирается в зависимости от параметров генератора:
♦ если его выходное напряжение 380/220 В, то соединение произво-
дится «звездой»;
♦ если 220/127 В, то соединение производится «треугольником».
9.12. Ремонт сварочного аппарата ТДЭ 101У2
Особенности ремонта
Промышленность выпустила большое количество сварочных аппа-
ратов с электронным управлением током. Но принципиальные схемы
и пояснения к ним трудно найти. Несмотря на малое количество дета-
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
261
Рис. 9.27. Принципиальная схема сварочного аппарата ТДЭ 101У2
лей (рис. 9.27), аппарат имеет сложную схему управления. Как известно,
тиристоры управляются током (напряжение управления обычно 2—5 В)
и являются незапираемыми токовыми ключами [35],
Ток сварочного аппарата регулируется косвенным путем. Изменяя
период протекания тока’в первичной обмотке, добиваются изменения
*гока во вторичной обмотке. Так как ток в первичной обмотке мал (до 20 А),
’то этот вариант был внедрен в ТДЭ 101У2.
Работа схемы управления
I. Переменное напряжение сети 220 В поступает на понижающий транс-
форматор Т2 (обмотка W1, трансформатор сфазирован синфазно по
Отношению к Tl). С обмотки W2 Т2 через токоограничивающее сопро-
тивление R1 ток протекает к VD1—VD4. На выходе моста VD1—VD4
выпрямленное напряжение (рис. 9.28, б) «урезается» стабилитроном
рТ>5 (на уровне напряжения стабилизации 22 В, рис. 9.28, в), в резуль-
тате оно имеет трапецеидальную форму импульсов.
| Конденсатор С1 заряжается через R7 (регулировка тока, устанавлива-
ется на панели управления), R13, R6 и обмотку W1ТЗ. В качестве элемента
(равнения используется однопереходной транзистор VT1. При достиже-
262
Справочник сварщика для любителей и не только...
Jll h I I
Рис. 9.28. Эпюры напряжений при работе сварочного аппарата ТДЭ 101У2
нии на конденсаторе С1 напряжения порога срабатывания VT1 транзистор
открывается, и С1 разряжается через переход э-61 VT1, Wl ТЗ:
На первичной обмотке Wl ТЗ формируется импульс длительностью
0,7—4 мс (в зависимости от положения движка R7 на панели управле-
ния). Так как длительность трапецеидальных импульсов 10 мс, то при
минимальном сопротивлении R7 длительность генерируемых импульсов
будет 0,7 мс. При этом генерируется несколько импульсов через равные
промежутки времени (рис. 9.28, г).
(лава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
263
I Для отпирания силовых тиристоров VS1, VS2 в схеме управления в
I качестве ключа используют тиристоры малой мощности VS1, VS2. На
[ обмотках W2, W3 ТЗ, благодаря самоиндукции, наводится ЭДС импуль-
। сов, генерируемых схемой управления на W1 ТЗ. Так как W2, W3 намо-
| таны противофазно, то и тиристоры VS1 и VS2 будут отпираться в одной
1из фаз переменного напряжения (рис. 9.28, а), наводимого на обмотках
W3, W4 Т2.
В данной схеме очень удачно используются два основных свойства
работы тиристора. Первое — если напряжение на аноде-катоде ти-
ристора противофазно, то ток через него не протекает, даже если на
управляющий электрод подать импульсы отпирания тиристора. Второе—
тиристоры отпираются первым импульсом управления, запираются,
£ если ток через анод-катод равен нулю.
•е Поэтому генерируемые несколько импульсов схемой управления на
основе VT1 не влияют на уже открытый тиристор. Как только через
К открытый VS1 или VS2 начинает протекать ток, открываются VS3 или
Ш VS4 (в зависимости от фазы сетевого напряжения), и первичная обмотка
№Wl, W2 Т1 соединяется через открытый тиристор. В закрытом состоя-
кйии ток первичной обмотки протекает через дроссель L1.
I Дроссель L1 необходим для уменьшения импульсных помех, возни-
I ‘'кающих в сети, благодаря отпиранию тиристоров VS3, VS4. На вторич-
Шных обмотках W3, W4 получаем напряжение (рис. 9.28, ж), имеющее
.форму пилообразных импульсов. Форма этих импульсов изменяется
Е-в зависимости от угла отпирания VS3, VS4. При малом угле отпира-
11Ния VS1, VS2 ток во вторичной обмотке ограничен. При большом угле
Ирртпирания он максимальный, достигающий 110 А. К сожалению, схема
кИмеет ряд недостатков. Малая мощность VD1 — VD4, недостаточная
/фильтрация импульсных помех (возникающих во время горения дуги) в
Цепи питания схемы управления, что приводит к сбоям в схеме управле-
Ения, незащищенность тиристоров VS1 и VS2 от обратных токов в цепи
В управляющих электродов, отсутствие тумблера включения аппарата.
ЕЭти недостатки приводят к выходу из строя элементов схемы. Во время
^ремонта автор рекомендует придерживаться правил техники безопас-
Ености, использовать незаземленную измерительную аппаратуру, так как
Всхема управления гальванически не развязана от сети.
264
Справочник сварщика для любителей и не только...
9.13. Автономный сварочный выпрямитель
Назначение
Преобразование переменного тока в постоянный для питания сва-
рочной дуги.
Особенности использования
Автономный выпрямитель может быть полезен как для сварочных,
так и для иных работ. Его можно использовать практически с любым
прибором на ток 200 А, например, с зарядно-пусковым устройством
автомобиля.
Особенность схемы состоит в том, что используются две группы раз-
нополярных диодов — В200 и ВЛ200 (внешнее их отличие — соответ-
ственно, зеленые и малиновые корпуса).
Имеется реальная возможность соединить радиаторы диодов в каж-
дой из групп. То есть в одной группе на радиаторе получается «плюс»,
в другой «минус». Однородные радиаторы соединяются шпильками М8,
а между разнородными— устанавливается резиновая прокладка. Вся
конструкция получается предельно компактной и надежной (рис. 9.29).
На рис. 9.29 приведены конструкция и принципиальная схема выпря-
мительного моста.
Внимание.
Особенность конструкции устройства такова, что выводы
диодов можно использовать в качестве ручек для переноски
выпрямителя. Тем более что масса всего устройства не превы-
шает 5 кг.
Глава 9. Аппараты для сварки на постоянном токе
265
Рис. 9.29. Автономный сварочный выпрямитель:
а — конструкция: б — принципиальная схема
10
СВАРОЧНЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ СВАРКИ
ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
Внимание.
Самостоятельное изготовление электроэнергетической тех-
ники требует знаний основ электротехники, Правил устройств
электроустановок и Правил техники безопасности при экс-
плуатации электроустановок. Следует твердо усвоить, что
электрическая сварка относится к работам, не безопасным
для здоровья, а порой и жизни человека.
10.1. Нерегулируемый портативный
сварочный аппарат на основе ЛАТРа
Назначение
Нерегулируемый портативный маломощный сварочный аппарат для
работы электродами до 1,5 мм [5].
Изготовление сварочного аппарата
Основу сварочного аппарата составляет лабораторный трансформа-
тор ЛАТР на 9 А (рис. 10.1). С него снять кожух и всю арматуру, в итоге
на сердечнике остается лишь обмотка. В трансформаторе сварочного
аппарата она будет первичной (сетевой). Эту обмотку следует изолиро-
вать двумя слоями лакоткани или стеклолакоткани.
Поверх изоляции наматать вторичную обмотку — 65 витков провода
или набора проводов общим сечением 12—13 мм2. Обмотку рекомендую
укрепить изолентой.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
267
Рис. 10.1. Конструкция и принципиальная схема сварочного аппарата
Трансформатор установить на изолирующей подставке из текстолита
или гетинакса внутри кожуха из листовой стали или дюралюминия тол-
щиной 1,5—3 мм. В крышке кожуха, на задней и боковых стенках сде-
лать отверстия диаметром 8—10 мм для вентиляции. Сверху укрепить
ручку из стального прутка.
На переднюю панель вывести индикаторную лампочку, выключатель
на 220 В, 9 А и клеммы вторичной обмотки. К одной из этих клемм при-
соединить кабель с держателем электродов, к другой — кабель, второй
конец которого во время сварки прижать к свариваемой детали.
Внимание.
Эта последняя клемма при работе обязательно должна быть
заземлена. Электроды для этого аппарата должны иметь диа-
метр не более 1,5 мм.
Индикаторная неоновая лампочка типа СН-1, СН-2, МН-5 сигнали-
зирует о включении аппарата.
10.2. Простой регулируемый сварочный
аппарат на основе Ш-образного
трансформатора
Назначение
Нерегулируемый портативный маломощный сварочный аппарат
^переменного тока для работы электродами до 2 мм [5].
268
Справочник сварщика для любителей и не только...
Изготовление сварочного аппарата
Для данного сварочного аппарата необходимо самостоятельно
изготовить трансформатор. Из Ш-образного трансформаторного
железа набрать сердечник сечением около 45 см2, наматать на него
первичную (сетевую) обмотку, состоящую из 220 витков провода
ПЭЛ 1,5 мм. От 190-го и 205-го витков сделать отводы. После чего
заизолировать обмотку двумя-тремя слоями стеклолакоткани или
лакоткани.
Поверх изолированной первичной обмотки намотать вторичную
обмотку. Она содержит 65 витков провода или набора проводов общим
сечением 25—35 мм2.
ип
Совет.
В наборе удобнее всего использовать провода типа ПЭЛ или
ПЭВ диаметром 1,0—1,5 мм.
Как и в конструкции, показанной на рис. 10.1, готовый трансфор-
матор закрепить на изолирующей подставке и поместить в кожух. На
переднюю панель, кроме лампочки, выключателя и клемм, выводят
переключатель, регулирующий силу тока.
Внимание.
Стенки кожуха должны быть удалены от трансформатора не
менее чем на 30 мм.
Электроды
В сварочном аппарате этой конструкции можно использовать элек-
троды диаметром 1,5 и 2 мм. При отсутствии готовых электродов, их
можно изготовить следующим образом:
♦ стальную проволоку соответствующего диаметра разрубить на кус-
ки длиной по 350 мм;
♦ зачистить шкуркой;
♦ покрыть обмазкой, состоящей из растолченного мела и жидкого
стекла (силикатный клей).
После высыхания электроды готовы к использованию.
[лава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
269
Совет.
Чтобы покрытие получилось ровным, рекомендую проволоку
вертикально погружать в обмазку, оставляя сверху чистый
конец длиной 30—35 мм. Затем медленно вытащить и сразу
же каждый электрод подвесить на веревке с помощью бельевой
прищепки для сушки.
Принципиальная схема
Принципиальная схема сварочного аппарата приведена на рис. 10.2, б.
Рис. 10.2. Внешний вид(а) и принципиальная схема(б) сварочного аппарата
Подключение к электросети
Подключать этот аппарат к квартирной электросети сети 220 В / 50 Гц
через стандартный 10 А электросчетчик нельзя, так как аппарат потреб-
ляет около 3 кВт. Польвоваться аппаратом можно в мастерской при
наличии электрической сети, к которой разрешается подключать аппа-
раты мощностью до 5 кВт.
10.3. Малогабаритный сварочный аппарат
переменного тока на тороидальном
трансформаторе с регулировкой
сварочного тока
Назначение
Нерегулируемый портативный маломощный сварочный аппарат для
. работы электродами 1—3 мм [44].
270
Справочник сварщика для любителей и не только...
Преимущества
Благодаря применению тороидального магнитопровода вес аппарата
составляет всего 9 кг при габаритных размерах 125x150 мм (рис. 10.2, а).
Это достигнуто использованием ленточного трансформаторного желе-
за, свернутого в рулон в форме тора, вместо традиционного пакета
Ш-образных пластин.
Сварочный аппарат работает от сети 220 В и обладает высокими
электротехническими характеристиками. Электротехнические характе-
ристики трансформатора на торовом магнитопроводе примерно в 5 раз
выше, чем у Ш-образного, а электропотери минимальные.
Изготовление сварочного трансформатора
с намоткой обмотки
§
Совет.
Если нет трансформаторного железа, можно использовать или
готовый ЛАТР на 9 А, или использовать тор-магнитопровод
от сгоревшего лабораторного трансформатора.
Во-первых, необходимо снять ограждение, арматуру и удалить сго-
ревшую обмотку. Освобожденный магнитопровод должен быть изоли-
рован от будущих слоев обмотки двумя слоями стеклолакоткани (см.
рис. 10.3, б).
Сварочный трансформатор имеет две самостоятельные обмотки. В
первичной обмотке применен провод ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм. Длина
намотки — примерно 170 м. Между обмотками поместить слой изоля-
ции из 2—3 слоев лакоткани или стеклолакоткани.
О1
InJ
Совет.
Для удобства работы по намотке можно использовать челнок
(деревянная рейка 50x50 мм с прорезями на концах), на кото-
рый предварительно намотан весь провод.
Вторичная обмотка трансформатора (медный провод в тканевой или
стекловидной изоляции) содержит 45 витков, намотанных поверх первич-
ной. Внутри провод расположить виток к витку, а с внешней стороны —
с небольшим зазором для равномерного расположения и лучшего охлаж-
дения.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
271
Рис. 10.3. Малогабаритный сварочный аппарат:
а — внешний вид и варианты кожуха; б — вариант намотки трансформатора;
в — принципиальная схема сварочного аппарата
Н Совет. •
Работу по намотке трансформатора удобнее выполнять
вдвоем: один человек осторожно, не задевая за соседние витки,
$ чтобы не повредить изоляцию, протягивает и укладывает про-
г вод, а помощник удерживает свободный конец, предохраняя его
j от скручивания.
I* Сварочный трансформатор, изготовленный таким способом, будет
давать ток 80—185 А.
Изготовление сварочного трансформатора из ЛАТР
j с исправной обмоткой
| Задача изготовления сварочного трансформатора значительно упро-
ущается, если решено использовать ЛАТР на 9 А, и при осмотре оказа-
лось, что его обмотка в сохранности. Используя готовую обмотку ЛАТР
Справочник сварщика для любителей и не только...
в качестве первичной, можно за 1 час собрать сварочный трансформа-
тор, дающий ток 70—150 А. Для этого необходимо:
♦ снять ограждение, токосъемный ползунок и крепежную арматуру;
♦ определить и промаркировать выводы на 220 В;
♦ остальные концы, надежно заизолировав, временно прижать к маг-
нитопроводу, чтобы не повредить их при работе с вторичной об-
моткой.
Монтаж вторичной обмотки осуществляется так же, как и в предыдущем
варианте, при этом используется медный провод того же сечения и длины.
Собранный трансформатор поместить на изолированную площадку
в прежний кожух, предварительно просверлив в нем отверстия для вен-
тиляции. Провода первичной обмотки подключить к сети 220 В кабелем
ШРПС или ВРП.
Совет.
|щ| В цепи желательно предусмотреть отключающий автомат
(например, типа АП-50) на ток 25 А.
Выводы вторичной обмотки соединяют с гибкими изолированными
проводами ПРГ:
♦ к одному из них крепится держатель электродов;
♦ к другому — свариваемая деталь.
Внимание.
Этот же провод для безопасности сварщика заземляется.
Регулировка сварочного тока
• Регулировка тока сварки предусматривается включением последо-
вательно в цепь провода держателя электродов балластного сопротив-
ления — нихромовой или констатановой проволоки диаметром 3 мм и
длиной 5 м, свернутой змейкой, которая крепится к асбестоцементному
листу. Все соединения проводов и балластного сопротивления произво-
дятся с помощью болтов М10.
Требуемый ток устанавливают методом подбора, перемещая по
змейке точку присоединения провода. Возможен вариант регулировки
тока путем использования электродов различного диаметра.
. Для сварки применяются электроды типа Э-5РА УОНИИ-13/55 —
2,0-УД1 1—3 мм.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
273
Внимание.
Сварочный аппарат следует оберегать от сырости и не допус-
кать его перегрева. Рекомендуемый режим работы с электро-
дом 3 мм: для трансформатора с током 80—185 А, т. е.
с перемотанной первичной обмоткой, — 10 электродов, а с
током 70—'150 А — 3 электрода; после чего аппарат необхо-
димо отключить от сети минимум на 5 минут.
Электрическая принципиальная схема сварочного аппарата пред-
ставлена на рис. 10.3, в.
10.4. Сварочный аппарат из сгоревшего
трехфазного трансформатора
Назначение
Универсальный сварочный аппарат. С электродами диаметром до 4 мм
им можно сваривать металл толщиной 1—20 мм. Установка работает от
сети переменного тока напряжением 220 В или 380 В [63].
Изготовление сварочного аппарата
Основа аппарата — трехфазный понижающий трансформатор
380/36 В, мощностью 1—2 кВт (например: ИВ-8, ИВ-10, С-Б22), пред-
назначенный для питания пониженным напряжением электроинстру-
ментов.
IS Совет-
BgU Для изготовления сварочного аппарата может быть использо-
ван даже трансформатор с одной перегоревшей обмоткой.
Основные этапы изготовления сварочного аппарата:
♦ не разбирая сердечник, снять со всех катушек вторичные обмотки,
перекусив медную шину в нескольких местах (рис. 10.4);
г ♦ первичные обмотки крайних катушек не трогать, а среднюю пере-
мотать тем же проводом, делая через каждые 30 витков отводы (в
274
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 10.4. Внешний вид трансформатора и его размеры
общей сложности их должно быть 8—10 шт., поэтому нужно надеть
на каждый отвод бирку с номером);
♦ на двух крайних катушках намотать до полного заполнения вто-
ричную обмотку, воспользовавшись трехфазным силовым много-
жильным кабелем, состоящим из трех проводов диаметром 6—8 мм
и одного потоньше.
Кабель выдерживает большой ток, имеет надежную изоляцию, бла-
годаря его гибкости удается выполнить плотную намотку без предвари-
тельной разборки агрегата. Всего пойдет около 25 м такого кабеля.
Совет.
Провод можно заменить и проводом меньшего сечения, сложив
жилы при намотке вдвое. Работу удобнее выполнять вдвоем:
один укладывает витки, а другой протягивает провод.
Клеммы для выводов вторичной обмотки рекомендую изготовить из
медной трубки диаметром 10—12 мм и длиной 30—40 ММ (рИСа 10.5). С
одной стороны расклепать ее, а в получив-
шейся пластине просверлить отверстие
диаметром 10 мм. С другой стороны нужно
вставить тщательно зачищенные провода,
обожать их легкими ударами молотка, а
затем для улучшения контакта сделать на
поверхности трубки насечки керном.
/0.5. Констоукиия клеммы
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
275
С панели, расположенной наверху трансформатора, необходимо уда-
лить штатные винты с гайками Мб и заменить их двумя новыми с резь-
бой М10 (желательно медными) — к ним будут подсоединены клеммы
вторичной обмотки.
Для выводов первичной обмотки следует изготовить дополнитель-
ную плату из текстолита толщиной 3 мм и прикрепить ее к трансфор-
матору, как показано на рис. 10.6. Предварительно просверлить в плате
10—11 отверстий диаметром 6 мм и вставить в них винты Мб с двумя
гайками и шайбами (рис. 10.6).
Рис, 10.6, Дополнительная плата из текстолита
Внимание.
Если аппарат будет питаться от сети 220 В, то две крайние
обмотки соединить параллельно, а среднюю подключить к ним
последовательно (рис. 10.7).
Рис. 10.7. Электрическая схема соединения
обмоток трансформатора на 220 В
Совет.
Лучше использовать установку от сети 380 В, в этом случае
она работает лучше, В этом случае все первичные обмотки
соедините последовательно— сначала две крайние, а затем
среднюю (рис. 10.8).
i Выводы крайних обмоток подключить к общей клемме, а два дру-
|гих— к клемме «Резка». Отводы средней обмотки пойдут соответ-
ственно к клеммам «1», «2», «3» и т. д. Средняя обмотка выполняет
276
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 10.8. Электрическая схема соединения обмоток трансформатора на 380 В
функцию дополнительного индуктивного сопротивления в цепи край-
них, снижая напряжение и ток во вторичной обмотке.
Держатель электрода (рис. 10.9) следует изготовить из трубы
3/4 дюйма длиной 250 мм:
♦ выпилить с обеих сторон трубы на расстоянии 40 и 30 мм от ее тор-
цов ножовкой выемки глубиной в половину диаметра;
♦ приварить к трубе над большей выемкой отрезок стальной прово-
локи диаметром 6 мм, чтобы электрод можно было прижимать к
держателю;
♦ с противоположной стороны просверлить отверстие диаметром 8,2 мм;
♦ с помощью медной клеммы и винта М8 с гайкой подсоединить к
держателю отрезок такого же кабеля, каким намотана вторичная
обмотка трансформатора;
♦ сверху на трубу надеть резиновый или капроновый шланг с подхо-
дящим внутренним диаметром.
Электрододержатель:
1 - электрод;
2 - пружина;
3 - труба;
4 - резиновый шланг;
5 - винт и гайка М8;
6 - кабель
Рис. 10.9. Конструкция держателя электродов
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
277
Подключение сварочного аппарата
Аппарат подключают к сети через рубильник проводами сечением
не менее 1,5 мм2. При этом один сетевой провод подключают к клемме
«Общ.», а другой — к одному из выводов «1»—«8» (в зависимости от
требуемой величины сварочного тока). Самый большой ток будет при
подключении к клемме «Резка». Ток первичной обмотки трансформа-
тора не превышает 25 А, а ток вторичной изменяется от 60 до 120 А.
Внимание.
Описываемый сварочный аппарат предназначен для выполне-
ния сравнительно небольшого объема работ. Поэтому после
использования 10—15 электродов диаметром 3 мм ему необ-
ходимо дать остыть. Соответственно, с электродами диа-
метром 4 мм время непрерывной работы установки придется
сократить еще больше. Зато с электродами диаметром 2 мм
можно работать практически без перерывов (температура
нагрева трансформатора не превышает 70—80 °C). В режиме
«Резка» сварочный аппарат нагревается быстрее всего, поэ-
тому время его охлаждения в этом режиме должно быть боль-
шим. Резать можно металл практически любой используемой
в быту толщины. При переходе с одного режима сварки на дру-
гой надо отключать сетевой рубильник.
10.5. Сварочные аппараты
с питанием 380/220 В
Назначение
Сварочный аппарат предназначен для ручной дуговой сварки на пере-
енном токе с питанием от стационарной электрической сети с трех-
азным напряжением 380 / 220 В или однофазным напряжением 220 В, а
Жже от маломощных передвижных электрогенерирующих установок.
Кроме того, с выпрямляющими переменный ток элементами мало-
>баритное сварочное устройство может использоваться для зарядки
ккумуляторных батарей, а также для питания стартеров автомобилей
ри запуске их в зимний период [69].
278 Справочник сварщика для любителей и не только...
Принципиальные схемы сварочных аппаратов
Принципиальные электрические схемы малогабаритных сварочных
аппаратов, созданных на базе трехфазного трансформатора, представ-
лены на рис. 10.10 и рис. 10.11.
На рис. 10.10 показан сварочный аппарат с питанием от трехфазной
сети 380/220 В:
1 • — магнитопровод трансформатора;
2,3,4— первичные обмотки;
5 , 6,7— вторичные обмотки;
8 — добавочная обмотка трансформатора;
9 — выносные конденсаторы;
10 — переключатель режимов сварки;
11 —контактный датчик температуры и звуковое сигнальное
устройство;
I, II — положения переключателя режимов сварки.
На рис. 10.11 показан сварочный аппарат с питанием от однофазной
сети 220 В:
1 —магнитопровод трансформатора;
2,3, 4 — первичные обмотки;
5, 6,7 — вторичные обмотки;
8 — добавочная обмотка трансформатора;
9 — выносные конденсаторы;
-380/220 В
2250 мкФ, 80 В 130
Рис. 1O.1O. Принципиальная схема сварочного аппарата
с питанием от трехфазной сети 380/220 В
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
279
2250 мкФ, 80 В ~75В
Рис. 10.11. Принципиальная схема сварочного аппарата
с питанием от однофазной сети 220 В
10 — переключатель режимов сварки;
11 — контактный датчик температуры и звуковое сигналь-
ное устройство;
12 — выпрямительный диод;
I, II, III, IV — положения переключателя режимов сварки.
Технические характеристики
Основные параметры сварочных аппаратов на базе трехфазного трансформатора:
номинальная мощность, кВА........................................1,6;
максимальная мощность в повторно-кратковременном
режиме работы аппаратов, кВА .................................. 6,4;
Напряжение питания, В:
а) трехфазное ................................................380;
; б) трехфазное ................................................220;
в) однофазное.................................................220;
(•.число ступеней регулирования сварочного тока................... 2;
^пределы регулирования сварочного тока, А................. 40-80-120;
|масса, кг....................................................... 25;
^габаритные размеры, мм................................. 175x325x250.
280 Справочник сварщика для любителей и не только...
Работа сварочных аппаратов по принципиальной схеме
В основе обоих конструкций — трехфазный трехстержневой транс-
форматор типа ТСА (ТСЗИ) напряжением 380/220/36 В и мощностью
1,6 или 2,5 кВА, применяемый для электроосвещения или питания элек-
троинструмента пониженного напряжения, например, бетонных вибра-
торов.
На магнитопроводе первичные обмотки трансформатора (рис. 10.10)
соединяются в «звезду» или в «треугольник» для подключения устрой-
ства соответственно к трехфазной сети 380 В или 220 В. Для питания
аппарата от однофазной сети 220 В две первичные обмотки крайних
стержней магнитопроводов трансформатора (рис. 10.11) соединяются
встречно-параллельно. При этом вторичные обмотки всегда имеют
фиксированную схему соединений в разомкнутый треугольник с одной
«вывернутой» обмоткой.
Добавочная обмотка, намотанная поверх всех уже имеющихся обмо-
ток вокруг трехстержневого магнитопровода трансформатора, последо-
вательно вводится в сварочный контур в качестве балластного сопро-
тивления для ступенчатого изменения сварочного тока. Данные этой
обмотки: 40—50 витков провода АПР или АП-РТО сечением 4—6 мм.
В таком исполнении малогабаритный сварочный аппарат имеет две
ступени регулирования сварочного тока:
♦ на I ступени возможна сварка электродами диаметром 4 мм в силь-
ных электрических сетях и диаметром 3 мм в слабых электрических
сетях;
♦ на II ступени— соответственно электродами диаметром 3 мм и
2 мм.
Особенности использования
малогабаритного сварочного аппарата
Совет.
Для мастеров, занимающихся сваркой тонколистового
металла, необходимо указать на весьма эффективный способ
образования малоамперной сварочной дуги в малогабаритном
сварочном аппарате (на базе трехфазного трансформатора)
при подключении его к однофазной сети 220 В. При сварке на
переменном токе первичная обмотка среднего стержня транс-
форматора вводится последовательно в сварочный контур в
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
281
качестве балластного сопротивления совместно с параллельно
включенным этой обмотке выпрямительным диодом на 10 А, а
при сварке на постоянном токе — через выпрямительный мост
4x10 А.
Описываемые малогабаритные сварочные аппараты работают на пре-
деле своей мощности, что допустимо лишь при повторно-кратковременном
; режиме их включения. Поэтому для контроля за температурой активных
1; частей устройства предусматривается термическая защита.
Внимание.
Термическая защита состоит из контактного датчика тем-
пературы с выходом на звуковой и световой индикатор (см.
схему электрическую принципиальную). Если же такая защита
. не установлена, то температуру активных частей устрой-
ства необходимо контролировать наощупь, не допуская их
чрезмерного нагрева.
i В полевых условиях малогабаритные сварочные аппараты хорошо
работают от маломощных передвижных электрогенерирующих устано-
вок (например, от бензоэлектрических агрегатов мощностью 4 и 2 кВт).
Совет.
ВЯ| В этом случае, при максимальных сварочных токах, в сварочный
контур рекомендуется вводить выносные конденсаторы пере-
менного тока. Эти конденсаторы обеспечивают совместимость
малогабаритных сварочных аппаратов в предельных режимах с
маломощными передвижными электрогенерирующими установ-
, ками и создают эффект концентрации энергии в сварочной дуге.
Для этой цели могут быть применены неполярные пусковые алюми-
гевые оксидно-электролитические конденсаторы типа К50-19 емкос-
ю 750 мкФ на напряжение 80 В (обязательно погружаемые при экс-
уатации в масло).
Конденсаторы для получения требуемой емкости необходимо вклю-
ть параллельно друг другу. В сварочных аппаратах на базе трехфаз-
•го трансформатора используются по три таких конденсатора; на базе
ух однофазных трансформаторов — два конденсатора.
282
Справочник сварщика для любителей и не только...
Выбор электродов для сварки
Выбор электродов для сварки— достаточно ответственная задача.
Однозначных рекомендаций на этот счет дать невозможно, ведь тип и
марка электродов зависят:
♦ от рода сварочного тока;
♦ материала свариваемых изделий;
♦ положения сварочного шва и других факторов.
Поэтому в каждом конкретном случае следует руководствоваться
рекомендациями справочной литературы.
10.6. Малогабаритный универсальный
сварочный аппарат на базе однофазных
трансформаторов
Назначение
Сварочный аппарат предназначен для ручной электродуговой сварки
на переменном токе с питанием от стационарной электрической сети с
однофазным напряжением 220 В, а также от маломощных передвижных
электрогенерирующих установок [69].
Кроме того, с выпрямляющими переменный ток элементами мало-
габаритное сварочное устройство может использоваться для зарядки
аккумуляторных батарей, а также для питания стартеров автомобилей
при запуске их в зимний период.
Принципиальная схема
Принципиальная электрическая схема малогабаритного сварочного
аппарата на базе однофазныхтрансформаторов приведена на рис. 10.12.
На рис. 10.12 показаны:
1 — магнитопровод сдвоенного трансформатора;
2 ,3 — первичные обмотки;
4 ,5 — вторичные обмотки;
6 — добавочная обмотка среднего стержня сдвоенного транс-
форматора;
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
283
-220 В
1500 мкФ. 80 В “'° °
Рис. 10.12. Принципиальная схема сварочного аппарата
на базе однофазных трансформаторов
7 — выносные конденсаторы;
8 — переключатель режимов сварки;
9 — контактный датчик температуры и звуковое сигнальное
устройство;
| I, II — положения переключателя режимов сварки.
Технические характеристики
| Основные параметры сварочного аппарата на базе двух однофазных
трансформаторов:
Номинальная мощность, кВА............................................0,8;
Максимальная мощность в повторно-кратковременном
режиме работы устройства, кВА........................................ 3,2
Напряжение питания, однофазное, В................................... 220;
|исло ступеней регулирования сварочного тока.......................... 2;
Пределы регулирования сварочного тока, А........................... 60—90;
коса, кг............................................................12,5;
габаритные размеры, мм...................................... 125x250x175.
Предлагаемая конструкция проста в изготовлении, что позволяет
тотовить недорогое и эффективное сварочное устройство с возмож-
)стью его дальнейшего совершенствования.
2g4 Справочник сварщика для любителей и не только...
Конструкция корпуса аппарата
Основу конструкции составляют однофазные трансформаторы с
О-образными сердечниками магнитопроводов типа ОСО напряжением
220/36 В мощностью 0,4 кВА, применяемые для питания цепей управле-
ния и электроосвещения пониженного напряжения в схемах электроо-
борудования некоторых установок.
Два таких трансформатора стыкуются и скрепляются свободными
сторонами сердечников магнитопровода так, что образуется один трех-
стержневой трансформатор с катушками на крайних стержнях.
После намотки на образовавшийся средний стержень добавочной
обмотки, конструкция превращается в малогабаритный сварочный
аппарат, работающий от однофазной сети 220 В.
На общем магнитопроводе две первичные обмотки крайних стерж-
ней соединены встречно-параллельно для подключения устройства к
однофазной сети 220 В; при этом вторичные обмотки крайних стержней
соединены встречно-последовательно.
Добавочная обмотка среднего стержня последовательно вводится в
сварочный контур в качестве балластного сопротивления для ступен-
чатого изменения сварочного тока. Характеристики этой обмотки:
40—50 витков провода АПР или АПРТО сечением 2,5—4 мм.
Корпуса рассмотренных сварочных аппаратов (и на основе трехфаз-
ного, и на основе однофазных трансформаторов) изготавливаются из
бетона с хорошей формируемостью специального приготовления. Сухая
смёсь которого имеет следующий состав (по массе):
♦ песок мелкозернистый, очищенный промывкой, 75 % цемент мар-
ки 400 или 500;
♦ 20 % стекловата резаная длиною 5—10 мм;
♦ 2,5 % клей ПВА (водорастворимый латекс 2,5 %).
Минимальная толщина оболочки корпуса должна быть не менее 10 мм.
Перед заливкой бетона в форму конструкция аппарата тщательно очи-
щается от грязи и пыли и хорошо просушивается.
После отверждения бетона аппарат просушивается еще раз и пропи-
тывается снаружи органическими мономерами: метилметакрилатом или
стиролом. А затем подвергается последующей термообработкой в тече-
ние нескольких часов при температуре 70—80 °C. В результате мономер
полимеризуется в порах бетонной оболочки, образуя упрочненный водо-
непроницаемый поверхностный слой, который защищает устройство от
воздействия окружающей среды.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
285
Особенности использования
малогабаритного сварочного аппарата
Внимание.
Данный малогабаритный сварочный аппарат работает на
пределе своей мощности, что допустимо лишь при повторно-
кратковременном режиме включения.
Поэтому для контроля за температурой активных частей устрой-
ства предусматривается термическая защита, состоящая из контакт-
I ного датчика температуры с выходом на звуковой и световой инди-
| катор (см. схему электрическую принципиальную). Если же такая
I защита не установлена, то температуру активных частей устройства
| необходимо контролировать наощупь, не допуская их чрезмерного
К нагрева. ,
К В полевых условиях малогабаритные сварочные аппараты хорошо
« работают от маломощных передвижных электрогенерирующих устано-
г вок (например, от бензоэлектрических агрегатов мощностью 4 и 2 кВт).
I В этом случае, при максимальных сварочных токах, в сварочный контур
№надо вводить выносные конденсаторы переменного тока. Эти конден-
ксаторы обеспечивают совместимость малогабаритных сварочных аппа-
Вратов в предельных режимах с маломощными передвижными электро-
Кгенерирующими установками и создают эффект концентрации энергии
В сварочной дуге.
К Для этой цели применяют неполярные пусковые алюминиевые
Коксидно-электролитические конденсаторы типа К50-19 емкостью750мкФ
Юна напряжение 80 В (обязательно погружаемые при эксплуатации в
Масло).
К Конденсаторы для получения требуемой емкости включаются парал-
лельно друг другу:
В* * в сварочных аппаратах на базе трехфазного трансформатора ис-
Э пользуются по три конденсатора;
К ♦ в сварочных аппаратах на базе двух однофазных трансформато-
Г ров — два конденсатора.
Внимание.
Во время эксплуатации описанных сварочных аппаратов необ-
ходимо тщательно следить за надежностью контактных сое-
динений.
286
Справочник сварщика для любителей и не только...
Выбор электродов для сварки
Выбор электродов для сварки— достаточно ответственная задача.
Однозначных рекомендаций на этот счет дать невозможно, ведь тип и
марка электродов зависят:
♦ от рода сварочного тока;
♦ материала свариваемых изделий;
♦ положения сварочного шва и других факторов.
Поэтому в каждом конкретном случае следует руководствоваться
рекомендациями справочной литературы.
10.7. Маломощны* сварочный аппарат
для дуговой и контактной сварки с электронным
управлением углом отсечки напряжения питания
Назначение
Универсальный маломощный аппарат для дуговой и контактной
сварки электродами 1—4 мм.
Особенности сварочного процесса
Процесс сварки [4] заключается в создании условий для образова-
ния электрической дуги при напряжении 50—80 В между электродом и
свариваемыми деталями и дальнейшим поддержанием дуги при напря-
жении 18—25 В для расплавления материала деталей и электрода. Для
этого необходим источник тока с так называемой «падающей» вольтам-
перной характеристикой, как описано в [54].
На рис. 10.13 показана типичная статическая ВАХ дуги. При нало-
жении на нее выходной ВАХ сварочного трансформатора легко видеть,
что устойчивой точкой поддержания дуги является точка А, причем уве'
личение крутизны «падения» характеристики сварочного трансформа-
тора приводит к еще большей стабилизации дуги.
Внимание.
В аппаратах переменного тока, работающих от однофазной
сети, дуга должна возникать при каждом полупериоде питаю
щего напряжения, что делает более жесткими требования *
аппарату и материалу электрода, чем при сварке постоянны^
током или трехфазным.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
287
Рис. 10.13. Статическая вольтамперная характеристика дуги
При изготовлении аппарата дуговой сварки часто пытаются копи-
ровать промышленные образцы, которые для обеспечения падающей
(арактеристики в большинстве своем выполнены на основе магнигопро-
|юда с повышенным магнитным рассеянием или дросселя. В домашних
кловиях на указанных принципах трудно создать аппарат с хорошими
jtacco-габаритными показателями, кроме того, он не способен удовлет-
ворительно работать в режиме контактной сварки, которая представ-
ляет большой интерес.
t Формирование «падающей» вольтамперной характеристики
I Существует принцип формирования «падающей» ВАХ способом
Правления углом отсечки синусоидального напряжения, позволяю-
щий решить проблемы снижения массы аппарата, а также расширить
рзможности его применения. На рис. 10.14 показана принципиальная
рема сварочного аппарата, работающего по этому принципу.
| Напряжение вторичной обмотки U2 трансформатора Т1 в момент
Смыкания контактов коммутатора тока S1 поступает на сварочный
вектрод. Если замыкать контакты коммутатора во второй половине
Вмупериода напряжения сети (в момент t, рис. 10.15. а), то первона-
ж 3
-220 В
50Гц
Т1 I S1
-Электрод
Деталь
Рис. 10.14. Принципиальная схема сварочного аппарата, в которой ВАХ
формируется способом управления углом отсечки синусоидального напряжения
288
Справочник сварщика для любителей и не только...
а б
Рис. 10.15. Графики напряжения:
а — зажигание электрической дуги во второй половине полупериода;
б — изменение крутизны характеристики при одном и том же напряжении зажигания дуги
чальный уровень напряжения U3 обеспечит образование электрической
дуги, а падающая характеристика будет следствием изменения мгновен-
ного напряжения Un по синусоидальному закону.
Для аппаратов, работающих на малых значениях сварочного тока,
необходимо обеспечить крутопадающую характеристику. Этого дости-
гают выбором Числа витков вторичной обмотки. На рис. 10.15, б пока-
зано, как можно изменять крутизну характеристики при одном и том же
напряжении зажигания дуги. Таким образом, в аппарате с управлением
углом отсечки вторичного напряжения есть все условия для образова-
ния электрической дуги и возможность регулирования мощности.
Обеспечение необходимого времени восстановления
Другим требованием к аппаратам является обеспечение необходимого
времени восстановления напряжения зажигания после замыкания цепи
электрод-деталь (каплями расплава и т. п.) — не более 50 мс. В аппарате
описываемой структуры это требование выполняется автоматически при
высоком быстродействии коммутатора S1. Оптимизации процесса для кон-
кретного диаметра электрода, материала детали и т. п. добиваются выбо-
ром момента замыкания контактов коммутатора SI (t3 на рис. 10.15, а).
Применение тороидального магнитопровода
При построении сварочного аппарата предпочтительно применение
тороидального магнитопровода, обладающего минимальными габари-
тами и полем рассеяния. Изменением времени коммутации t3 можно
перевести аппарат в режим жесткой выходной характеристики, что пре-
вратит его в мощный источник переменного или выпрямленного напря-
жения, который может работать, например, зарядным устройством или
в установке точечной контактной сварки.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
289
Следует отметить, что проведение точного расчета магнитопро-
вода трансформатора нецелесообразно, так как в любительских усло-
виях приходится довольствоваться тем, что есть. Более того, обычно не
известна ни марка, ни технология прокатки электротехнической стали
магнитопровода, а одной магнитной проницаемости (которую, в общем,
нетрудно определить) для расчета недостаточно. В связи с этим предла-
гается следующая методика расчета.
Методика ориентировочного расчета трансформатора
Сначала необходимо расчитать требуемую мощность. Основным кри-
терием здесь служит максимальный диаметр электрода, определяющий
примерное действующее значение сварочного тока. Так, сварочный ток
должен быть:
♦ для электрода диаметром 1,5 мм в пределах 25—40 А;
♦ для электрода диаметром 2 мм в пределах 60—70 А;
♦ для электрода диаметром 3 мм в пределах 100—140 А;
♦ для электрода диаметром 4 мм в пределах 160—200 А.
Мощность трансформатора (в ваттах) равна
Р = 25 х I ,
где 1св — сварочный ток в А.
Далее необходимо определить сечение магнитопровода в квадратных
сантиметрах:
S>0,015xP (где Р — мощность в Вт).
Внимание.
Для магнитопроводов, отличных от тороидального, следует
увеличить сечение в 1,3...1,5раза.
Затем следует вычислить диаметр провода первичной обмотки в мил-
лиметрах:
d, > 1,13 SQR Р/2000.
Диаметр провода вторичной обмотки (в миллиметрах) следует рас-
читать по формуле
dI( > 1,13 SQR I/J,
где J — плотность тока в А/мм2.
При токе I, меньшем 100 А, следует принимать J равной 10 А/мм2;
при токе менее 150 А — 8 А/мм2;
при токе менее 200 А — 6 А/мм2.
90
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
Если используют некруглый провод, его сечение должно быть
равным сечению круглого.
Обращаю внимание: в расчете принято, что среднее суммарное время
прения дуги не превышает 20 % от среднего суммарного времени пауз
лежду периодами горения дуги.
Теперь обычным порядком можно рассчитать условия заполнения
)бмотками окна магнитопровода.
Внимание.
Необходимо внимательно отнестись к расчету, не забыть
учесть толщину слоев изоляции.
Принципиальные схемы сварочных аппаратов
С учетом изложенного В. Барановым (см. журнал Радио, 7/1996)
были разработаны два варианта сварочного аппарата меньшей и боль-
шей мощности, отличающихся сетевыми трансформаторами. Их схемы
показаны на рис. 10.16, об. соответственно.
Для дуговой
• сварки
В(Д)У ТГ(Е)
Для контактной
сварки
В(Д)Т ▼ Г(Е)
Для контактной
сварки
б
Рис. 10.16. Принципиальные схемы сварочных аппаратов:
а — меньшей мощности; б — большей мощности
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
291
Первичная обмотка обоих трансформаторов сконструирована так,
чтобы возможно было варьировать число витков, включенных в сеть.
Намоточные характеристики трансформаторов представлены в табл. 10.1.
Характеристики трансформатора
Таблица 10.1
Сетевой трансформатор аппарата Обмотка Число витков Провод, диаметр, мм (сечение, мм2) Примечания
Меньшей мощности (рис. 10.16, а) 1 240 ПЭВ-2 1,5 2 отвода: от 10-го и 220-го витка
11 40 МГШВ (0,35) Пригоден любой провод сечением от 0,2 до 0,75 мм с изоляцией, допускающей работу при температуре не менее +80 *С
III IV-V11 20 по 5 ПВЗ (10) ПВЗ (10) Допустимо использование провода ПВЗ сечением 6 мм2 при намотке в «два провода»
Большей мощности (рис. 10.16,6) 1 185 ПЭВ-2 1,8 3 отвода: от 20-го, 30-го и 135-го витка
11 40 МГШВ (0,35) Пригоден любой провод сечением от 0,2 до 0,75 мм2 с изоляцией, допускающей работу при температуре не менее +80 *С
III IV-IX 9 по 4 (10x3)(10x3) Допустимо использование любого провода указанного сечения с изоляцией, имеющей теплостойкость не ниже +80 ’С
Таким образом, сетевое напряжение 220 В у первого из трансформа-
торов (рис. 10.16, а) может быть подведено к 210, 220, 230 или к 240 вит-
кам первичной обмотки, а у второго (рис. 10.16, б) — к 115,135,155,165
Или к 185 виткам.
| Это позволяет в довольно широких пределах изменять коэффициент
^трансформации и вместе с коммутацией сильноточных обмоток III—VII
(III—IX) подбирать оптимальный режим сварки.
Внимание.
Для дуговой сварки сильноточные обмотки соединяют после-
довательно, а для контактной — параллельно.
В сетевом трансформаторе аппарата меньшей мощности вместо про-
>да ПВЗ (ГОСТ 6323-79) можно использовать и другой, допускающий
1боту при температуре до +80 °C и имеющий указанное сечение.
292
Справочник сварщика для любителей и нет*1®-
Магнитопровод использован от трансформатора ЛАТР-9 без какой-либо
переделки. Первичную обмотку изолируют лентой из стеклолакоткани,
лакоткани или, в крайнем случае, черной липкой тканевой изолентой.
1
Внимание.
Возможно подключение этого аппарата к бытовой сети пере-
менного тока напряжением 220 В только при сварке электро-
дами диаметром до 2 мм.
Особенности использования
Сварочный аппарат большей мощности предназначен для сварки
электродами диаметром до 4 мм при соответствующей мощности пита-
ющей сети. Магнитопровод составлен из двух от трансформаторов
ЛАТР-9, у которых внутренний диаметр увеличен до 80 мм — уиалена
часть витков стальной ленты — для размещения обмоток. Снятые два
отрезка стальной ленты намотаны на магнитопроводы и закреплены с
внешней стороны.
На выводы обмоток III-VII трансформатора аппарата меньшей мощ-
ности надевают и пропаивают наконечники с отверстием под вингМ5.
Совет.
Можно использовать стандартные наконечники 10-5-5 [ГОСТ
7386-80), 10-5-М (ГОСТ22002.1-82) или вырубить их зубиюм из
медного (латунного) листа толщиной не менее 1 мм.
О
При дуговой сварке обмотки соединяют последовательно, при кон-
тактной — параллельно, как показано на рис. 10.16. Число подключен-
ных обмоток может изменяться в зависимости от требуемой крутизны
падающей характеристики при дуговой сварке или для обеспечения
допустимого тока через обмотки при контактной сварке.
В аппарате большей мощности наконечники не нужны, отверстия под
винт М5 следует просверлить непосредственно в выводах у их конца.
Принципиальная схема узла управления сварочным аппаьатогЛ
Принципиальная схема узла управления сварочным аппаратом
показана на рис. 10.17. Рассмотрим принцип ее действия. ПереМенНое
напряжение, поступающее с обмотки II сетевого трансформатору пере-
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
293
£
1
I
£
о
2
Г
ф
| В<
SA1
R1
330
R2 4,7к
Д-
5^VD2 В200
VD3 Д237А Ж
С1
1мкх 160В*Т~
VS1
Т160^
VD1
В200 _
VS2
Т160
VD4 Д237А W
Рис. 10.17. Принципиальная схема узла управления сварочным аппаратом
заряжает конденсатор С1 в каждый полупериод с постоянной времени,
определяемой сопротивлением резисторов Rl, R2.
К выводам конденсатора С1 подключена последовательная цепь,
состоящая из двух частей:
♦ диодного моста VD5;
♦ управляющих переходов тиристоров VS1 и VS2 с развязывающими
диодами VD3, VD4.
На транзисторах VT1, VT3 собрано пороговое устройство с регули-
руемым подстроечным резистором R6 порогом срабатывания.
Как только напряжение на конденсаторе С1 (положим плюс на верх-
ней по схеме обкладке), увеличиваясь, достигнет порогового уровня,
устройство срабатывает. При этом конденсатор разряжается через мост
VD5 и управляющий переход тиристора VS2. На этом тиристоре в теку-
щем полупериоде прямое напряжение, поэтому он открывается, пропу-
ская ток к месту возникновения сварочной дуги. Диоды VD4 и VD2 в
текущем полупериоде закрыты.
В следующем полупериоде изменяется на обратную полярность
напряжение на конденсаторе С1. Поэтому после очередного срабаты-
вания порогового устройства окажется закрытым диод VD3, а импульс
разрядки конденсатора откроет тиристор VS1. Таким образом, свароч-
ную дугу будут зажигать импульсы одинаковой полярности.
Внимание.
Порог срабатывания можно регулировать резистором R6. При
повышении порога увеличивается мощность импульса, открыва-
ющего тиристоры, что может потребоваться, когда аппарат
эксплуатируют при пониженной окружающей температуре.
i Переменный резистор R2 позволяет изменять время зарядки конден-
сатора С1 от начала полупериода до момента срабатывания порогового
!94
Справочник сварщика для любителей и не только...
гстройства, т. е. регулировать крутизну падения характеристики аппа-
>ата.
Резистор R3 ограничивает ток разрядки конденсатора С1 и опре-
деляет длительность импульсов, открывающих тиристоры VS1, VS2.
конденсатор С2 способствует формированию фронта и спада импуль-
х>в. Диод VD6 защищает эмиттерный переход транзистора VT3 от пере-
грузки в момент спада импульса. Транзистор VT2 играет роль слаботоч-
ного стабилитрона.
Тумблер SA1 рекомендуется смонтировать на панели управления аппа-
ратом. Для контактной сварки этот тумблер целесообразно дублировать
ножным переключателем. При массовой сварке тонколистовых деталей
рекомендуется включать и выключать аппарат исполнительными контак-
тами реле времени, подключаемыми параллельно тумблеру SA1.
Совет.
Если не требуется изменение порога срабатывания, то поро-
говое устройство VT1VT3 можно заменить последовательной
цепью из резистора сопротивлением 51 Ом мощностью 0,5 Вт
и динистора КН102Б, подключенной к точкам А и Б. Резистор
служит ограничителем тока разрядки конденсатора С1.
Элементная база
В узле управления аппаратов применен конденсатор С1 — типа МБМ
К73-17 или аналогичный на номинальное напряжение 160 В и более.
Конденсатор С2 — типа КМ-6. Переменный резистор R2 — ППБ-2 с
характеристикой А.
Подстроечный резистор R6 — типа СП5-16ВА. Тумблер SA1 — типа
МТ-1.
Диоды Д237А можно заменить любыми, которые выдерживают
импульсы тока в 1 А. Таким же критерием определен выбор диодного
моста VD5.
Вместо КД513А подойдет КД521, КД522 с любой буквой.
Внимание.
Диоды VD1 и VD2 должны иметь предельно допустимый прямой
ток не менее значения сварочного тока для выбранной конструк-
ции. Это же относится и к выбору тиристоров VS1 и VS2.
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
295
Вместо КТ807Б подойдет любой n-p-п транзистор, выдерживающий
импульсный ток коллектора не менее 1 А при напряжении «коллектор-
эмиттер» не менее 40 В, а вместо КТ502В — любой, структуры р-п-р
с допустимым током коллектора не менее 0,35 А при напряжении
«коллектор-эмиттер» не менее 40 В.
Конструкция сварочных аппаратов
Рис. 10.18. Конструкция
сварочного аппарата меныией
мощности
Оба аппарата имеют сходную конструкцию. На рис. 10.18 схемати-
чески показано устройство аппарата меньшей мощности. Его осно-
вой служит рама 1, собранная из дюралюминиевых планок уголко-
вого профиля или, в крайнем случае, из деревянных реек, усиленных
дюралюминиевыми уголками.
В нижней части рамы закреплен
сетевой трансформатор 3 в обечайке
от трансформатора ЛАТР. На правой
стойке рамы рекомендуется закрепить
изоляционную колодку 2 с зажимами
для подключения аппарата к сети, на
левой стойке — коробку 4 с электрон-
ным узлом и органами управления —
переменным резистором R2 и тумбле-
• ром SA1.
Вторичные обмотки трансформа-
тора следует переключать на самодель-
| ной прочной текстолитовой колодке 5.
' Сварочные «шланги» рекомендуется
подключать так:
р ♦ либо к соединенным вместе гибким выводам диодов VD1 VD2 —
один, и тринисторов VS1, VS2 — другой;
♦ либо непосредственно к теплоотводам 8.
Внимание.
Для так называемого максимального режима контактной
сварки необходимо обеспечить минимальное падение напряже-
ния на подводящих проводниках
а Мощные диоды 7 и тиристоры 6 (VD1, VS1 и VD2, VS2) следует рас-
полагать на двух изолированных теплоотводах 8 площадью не менее
296
Справочник сварщика для любителей и не только...
100 см2 каждый. В мощном аппарате теплоотводы должны быть установ-
лены на дополнительных поперечных рейках.
Внимание.
Для защиты трансформатора от механических повреждений
и прикосновения к токоведущим деталям предусмотрен общий
цилиндрический кожух из листовой стали, прикрепляемый к
несущей раме (на рисунке он не показан).
Наладка и регулировка сварочного аппарата
Наладка аппарата сводится к установке амплитудного значения
напряжения открывающего импульса, достаточного для открывания
тиристоров, переменным резистором R6 (около 20—30 В). Для контроля
амплитуды импульсов осциллограф необходимо подключить к точкам
А и Б (рис. 10.16, а).
При синхронизации осциллографа от сети целесообразно провести
проверку и корректировку пределов регулирования угла отсечки
(рис. 10.16, а). При этом следует иметь в виду, что увеличение номина-
лов Rl, R2, С1, а также увеличение амплитуды открывающих импульсов
приводит К увеличению времени Т3.
Совет.
Оптимизировать режим сварки необходимо переменным рези-
стором R2, а ограничить угол отсечки можно подборкой рези-
стора R1.
Режимы сварки и особенности использования
В заключение следует отметить, что аппараты обеспечивают два
режима контактной сварки:
♦ максимальный;
♦ регулируемый (соединение тонких листовых деталей).
При максимальном режиме электронный узел исключают из работы.
Сварочные «шланги» — это отрезки гибкого многопроволочного изоли-
рованного кабеля сечением 10—15 мм2 в зависимости от значения сва-
рочного тока.
По принципу действия аппараты можно также отнести к регули-
руемым выпрямителям, что позволяет применять их в качестве мощ-
ных источников напряжения постоянного тока. Выходное напряжение
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током 297
можно регулировать в широких пределах (4—60 В) выбором числа под-
ключаемых вторичных обмоток и изменением угла отсечки.
Аппарат меньшей мощности можно применить в качестве зарядного
устройства для мотоциклетных или автомобильных батарей аккумулято-
ров, а аппарат большей мощности способен обеспечить стартерный запуск
двигателя автомобиля при совместной работе с аккумуляторной батареей.
Внимание.
В показанном на схеме рис. 10.17 подключении детали и элек-
трода лучше сваривать тонкие изделия, а массивные— при
обратной полярности подключения.
10.8. Универсальный аппарат
для сварки и резки металла
Назначение
s Простейший универсальный сварочный аппарат предназначен как
шля сварки, так и для резки металла. Производить резку металла следует
[электродом в 4 мм и, с несколькр худшими характеристиками, электро-
дом в 5 мм. Электродом в 3 мм можно производить резку с использо-
ванием добавочного сопротивления. Аппарат пригоден для сварки
№ использованием электродов диаметром в 5, 4, 3 мм, но расчитан на
кварку электродом 3 мм [70].
У Предъявляемые требования
I Предъявляемые требования к аппарату должны быть следующие:
I ♦ быть малогабаритным и легко переносным;
₽ ♦ небольшая потребляемая мощность, когда не производится сварка
г или резка;
I ♦ возможность производить сварку переменным током;
I ♦ возможность использования для сварки большинства часто встре-
' чающихся марок электродов;
[ ♦ большой выбор диаметров применяемых электродов как для свар-
[ ки, так и резки металла.
298 Справочник сварщика для любителей и не только...
Все эти требования продиктованы, в первую очередь, теми условиями,
с которыми приходится сталкиваться большинству домашних мастеров.
Изготовление сварочного трансформатора
Для получения среднего по весу сердечника будущего сварочного
трансформатора М. Грибаком (UA9XEQ) были использованы пластины
от трансформаторных подстанций с масляным охлаждением шириной в
200 мм и длиной 1,60 м.
Сечение окна трансформатора составляет 150 см2. Для первичной
обмотки трансформатора необходимо использовать провод диаметром
от 2,0—3,0 мм. Применение более толстого провода не приведет к увели-
чению мощности, а вот вес у трансформатора прибавится.'
Для вторичных обмоток трансформатора желательно использо-
вать только те провода, которые обладают достаточной гибкостью
при намотке. Хорошо себя зарекомендовала медная шина сечением от
2x8 мм до 2x16 мм, 2x18 мм, 2x20 мм, а также жила от гибких кабелей
сечением 18, 20 мм2 в резиновой изоляции. Провода большего сече-
ния достаточно жесткие и трудно наматываемые на трансформаторы
такого вида.
В качестве первого шага надо определиться, как изготавливается сва-
рочный трансформатор:
♦ под какой электрод;
♦ под какие диаметры электродов.
От этого будет зависеть и вес, и ток. Целесообразно исходить из того, что
надо охватить как можно больше часто встречающихся диаметров электро-
дов и чтобы не быть «привязанными» к одному диаметру электрода.
Для регулировки тока трансформатора будет использоваться регу-
лировка по предварительно подобранным виткам первичной обмотки
(рис. 10.19).
Тр1
Сварка - 3 мм
Рис. 10.19. Принципиальная электрическая схема
универсального сварочного аппарата
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
299
Для намотки сетевой обмотки трансформатора использован провод диа-
метром 2,5 мм, для намотки вторичной обмотки была использована медная
шина сечением 2x12 мм. В верхней (по схеме) части первичной обмотки
трансформатора намотано 250 витков. Если при этом ток холостого хода
первичной обмотки составит 1,5 А или более, то число витков обмотки надо
увеличить до получения тока холостого хода величиной 1 А.
После получения тока холостого хода в 1 А необходимо домотать
нижнюю часть сетевой обмотки для получения общего тока первичной
обмотки величиной 100 мА.
Все это необходимо для того, чтобы на холостом ходу сварочный
трансформатор при включении в сеть 220 В / 50 Гц потреблял минималь-
ную мощность. Ток выбран из расчета 100 мА, т. к. это небольшой ток, и
пока происходит подготовка к сварке, счетчик электроэнергии намотает
совсем мало. Ведь вся основная нагрузка сети будет только во время
сварки или резки. Это хорошая экономия денег.
Для вторичной обмотки надо ориентироваться на величину напряже-
ния 40—50 В. Количество указывать не будем, т. к. все зависит от имею-
щегося у вас материала и числа витков первичной обмотки.
Особенности использования
При положении переключателя «резка» (отводе с током холостого
хода в 1 А) можно производить резку металла электродом в 4 мм
и с несколько худшими характеристиками — электродом в 5 мм.
Электродом в 3 мм можно производить резку с использованием доба-
вочного сопротивления, применяемого сварщиками, так как при резке
из-за большого тока после сгорания электрода на 50 % сам электрод
краснеет, что приводит к прилипанию в случае кратковременного
прекращения работы.
При положении переключателя «сварка» аппарат пригоден для
сварки с использованием электродов диаметром в 5, 4, 3 мм. Однако
надо ориентироваться на ток под электрод диаметром в 3 мм. Это надо
, делать, т. к. это самый распространенный электрод для работ с более
тонкими металлами и часто применяемый домашними мастерами для
разного вида сварок своих конструкций.
В качестве переключателя первичной обмотки трансформатора
Г можно использовать любой переключатель, способный выдержать ток
до 20 А при напряжении 220 В.
300
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
При применении электродов 4 или 5 мм аппарат потребляет
большую мощность. Поэтому после непродолжительной
работы с такими электродами или при долгой работе с элек-
тродами диаметром 3 мм необходимо не забывать давать сва-
рочному аппарату остыть.
Для сварки используются стандартные или самодельные держатели
электродов, которые несложно сделать самому.
Совет.
Для хорошего контакта с массой при сварке рекомендуется
использовать самодельную струбцину, к которой необходимо
прикрепить провод «массы» от вторичной обмотки трансфор-
матора.
10.9. Переносной сварочный аппарат
на основе ЛАТРа
Назначение
Универсальный переносной сварочный аппарат на основе ЛАТРа.
Работает от сети переменного тока напряжением 220 В. Особенностью
конструкции аппарата является использование тороидального магнито-
провода, благодаря которой вес всего устройства составляет всего 9 кг, а
габариты 125x150 мм (рис. 10.20). Для сварки таким аппаратом использу-
ются электроды типа Э-5РАУОНИИ-13/55-2,0-УД1 dd=l—3 мм.
ВидА
Рис. 10.20. Расположение обмоток сварочного трансформатора
Глава 10. Сварочные аппараты для сварки переменным током
301
Изготовление сварочного трансформатора
Для магнитопровода трансформатора следует использовать ленточ-
ное трансформаторное железо, свернутое в рулон в форме тора. Как
известно, в традиционных конструкциях трансформаторов магнитопро-
вод набирается из Ш-образных пластин.
Электротехнические характеристики сварочного аппарата, благодаря
использованию сердечника трансформатора в виде тора, в 5 раз выше, чем
у аппаратов с Ш-образными пластинами, а потери в нем минимальные.
Для сердечника трансформатора можно использовать готовый ЛАТР'
ипа 2.
Можно также использовать магнитопровод в виде тора от любого сго-
евшего ЛАТРа. В последнем случае сначала необходимо снять с ЛАТРа
граждение, арматуру и удалить обгоревшую обмотку.
Очищенный магнитопровод при необходимости следует перемотать,
юлировать электрокартоном или двумя слоями лакоткани и намотать
>мотки трансформатора. Сварочный трансформатор имеет всего две
>мотки. Для намотки первичной обмотки используется кусок провода
ЭВ-2 длиной 170 м, диаметром 1,2 мм (рис. 10.20).
Для удобства намотки провод предварительно рекомендуется намо-
ть на челнок в виде деревянной рейки 50x50 мм с прорезями. Однако
1Я большего удобства можно изготовить несложное приспособление
1Я намотки тороидальных силовых трансформаторов.
Намотав первичную обмотку, необходимо покрыть ее слоем изоля-
ш, а затем намотать вторичную обмотку трансформатора.
Вторичная обмотка должна содержать 45 витков и наматываться
;дным проводом в хлопчатобумажной или стекловидной изоляции,
ровод должен располагаться:
♦ внутри сердечника — виток к витку;
♦ снаружи сердечника — с небольшим зазором.
Это необходимо для лучшего охлаждения. Сварочный аппарат, изго-
'вленный по приведенной методике, способен дать ток 80—185 А.
ринципиальная электрическая схема сварочного аппарата приведена
1 рис. 10.21. ।
Рис. 10.21. Принципиальная схем сварочного аппарата
302
Справочник сварщика для любителей и не только...
Выводы первичной обмотки подключить к сети 220 В кабелем ШРПС
или ВРП. При этом в этой цепи следует поставить отключающий авто-
мат АП-25. Каждый вывод вторичной обмотки необходимо соедить с
гибким изолированным проводом ПРГ.
Свободный конец одного из этих проводов необходимо закрепить
к держателю электрода, а свободный конец другого — к свариваемой
детали. Этот же конец провода необходимо заземлять для безопасности
сварщика.
Регулировка тока сварочного аппарата производится включением
последовательно в цепь провода держателя электрода кусков нихромо-
вой или константановой проволоки d = 3 мм и длиной 5 м, свернутых
«змейкой». «Змейка» крепится к листу асбеста.
Все соединения проводов и балластника следует производить бол-
тами М10. Перемещая по «змейке» точку присоединения провода,
можно устанавить необходимый ток.
Регулировку тока можно производить с использованием электродов
различного диаметра.
Сварочный аппарат следует оберегать от сырости и не допускать его
перегрева. Ориентировочные режимы работы с электродом d = 3 мм:
♦ для трансформаторов с током 80—185 А —10 электродов;
♦ с током 70—150 А — 3 электрода.
Внимание.
После использования указанного количества электродов, аппа-
рат необходимо отключать от сети на 10—20 минут для осты-
вания!!!
11
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СВАРОЧНЫЕ АППАРАТЫ
11.1. Сварочный аппарат — универсал
Задачи для разработки
Для проведения сварочно-монтажных работ разработано множество
сварочных трансформаторов и сварочных аппаратов [59]:
♦ с выпрямителями на напряжение 220 В или 380 В;
♦ на однофазное или трехфазное питание;
♦ заводского изготовления и самодельные.
В каждой конструкции свои преимущества и недостатки:
♦ аппарат на 220 В вызывает пульсации напряжения в сети;
♦ заводские трехфазные сварочные аппараты громоздкие, тяжелые,
да и стоят дорого.
Поэтому автором описанной ниже конструкции Сытником Ю. А.
была поставлена цель изготовить универсальный сварочный аппарат,
работающий:
♦ от однофазной сети;
♦ от трехфазной сети;
♦ от двух фаз трехфазной сети;
♦ от электростанции на базе дизельного генератора.
Назначение
Для упрощения конструкции был использован заводской трансфор-
матор трехфазный 380/220/36 В типа ТСЗИ 2,5 кВт. Выводы первичной
обмотки соединили «звездой». Концы вторичной обмотки соединены
«треугольником» (рис. 11.1).
304
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 11.1. Схема соединения обмоток универсального
сварочного аппарата при питании от трехфазной сети
После установки выпрямителя из 6 диодов типа ВК-200 с радиато-
рами получился довольно доступный по весу и. габаритам трехфазный
сварочный выпрямитель. Сварку можно производить электродами диа-
метром до 4 мм. Правда, регулировать ток приходится проволочным
«троллейбусным» реостатом.
Достоинства
При работе в трехфазной сети сварочный аппарат ведет себя довольно
«мягко», благодаря симметрично распределенной по фазам нагрузке он
не вызывает резких скачков напряжения в сети. Это его немаловажное
достоинство.
Учитывая, что выходной сварочный ток постоянный, аппарат может
работать любыми электродами, предназначенными и для переменного, и для
постоянного тока. С его помощью можно варить и нержавеющую сталь.
Недостатки
У такого аппарата с выпрямителем есть недостатки: ток приходится
регулировать с помощью «троллейбусного» реостата. Это, конечно, ощу-
тимый минус.
К тому же такой аппарат требует наличия трехфазной сети.
Варианты включения сварочного аппарата
Вариант 1. При использовании аппарата в однофазном режиме в сети
220 В соединение обмоток трансформатора, показанное на рис. 11.1,
Глава 11. Универсальные сварочные аппараты
305
нужно переключить со «звезды» на «треугольник», подключив третий
вывод трансформатора через рабочий бумажный конденсатор (или бата-
рею конденсаторов) емкостью примерно 80 мкФ х 600 В, как обычно
подключают 3-й вывод 3-фазного электродвигателя при работе в одно-
фазной сети (рис. 11.2).
Рис. 11.2. Схема соединения обмоток универсального сварочного аппарата
при питании от сети 220 В
Вариант 2. Работая от двух фаз сети 380 В, оставляют включение
звездой» и конденсатор емкостью 30 мкФ х 600 В. Емкость рабочего
онденсатора подбирают так, чтобы Обмотки трансформатора не гре-
ясь на «холостом ходу» трансформатора. На выходе выпрямителя для
:тойчивости дуги желательно установить электролитический конденса-
эр емкостью 10000 мкФ.
D Примечание.
Сварочный аппарат в таком режиме с электродом диаметром
4 мм уже не «тянет», но для электрода диаметром 3 мм аппа-
рат отлично обеспечивает нужный ток.
Вариант 3. Если есть в наличии трехфазная сеть, но не удалось найти
,'ехфазный трансформатор типа ТСЗИ-2,5 кВт 380/220/36 В, то можно с
гпехом использовать трансформатор такого же типа, но мощностью в
,6 кВт. Схемы соединения обмоток идентичны. При работе в трехфаз-
ом режиме и той же схеме соединения им также можно производить
варочные работы, но только электродами диаметром не более 3 мм. Для
ытовых нужд этого вполне достаточно.
306
Справочник сварщика для любителей и не только...
При этом достоинства такие:
♦ вольтамперная характеристика дуги практически не отличается от
промышленного трехфазного сварочного трансформатора с вы-
прямителем;
♦ разбрызгивание металла минимальное, что особенно ценно при
сварке тонкими электродами тонколистых, «нежных» металлокон-
струкций.
Недостаток. Такой аппарат быстрее нагревается, поэтому возрастает
количество и длительность перерывов для его охлаждения в процессе
проведения работ.
Совет.
Если сварочный аппарат планируется эксплуатировать
постоянно (большие объемы сварочных работ), не используя
более мощный трансформатор с более жесткими вольтампер-
ными характеристиками дуги, то можно применить такой
метод отведения тепла, как охлаждение обмоток трансфор-
маторным маслом.
Охлаждение обмоток трансформаторным маслом
Для организации масленного охлаждения защитный кожух трансфор-
матора удаляют. По его профилю изготовляют из оцинкованного железа
полуженную по швам емкость, в которую устанавливают трансформатор.
Перед посадкой трансформатора в емкость проверяют затяжку бол-
тов на его сердечнике и жесткость посадки обмоток на нем. Выводы
делают проводами соответствующего по току сечения, в полихлорвини-
ловой изоляции.
0 Внимание.
Провода кабелей в резиновой изоляции применять нельзя.
Тестирование аппарата
Сытником Ю. А. было проведено тестирование аппарата: после трех-
часового проведения сварочных работ масло нагрелось до 70 °C, что
вполне допустимо. Обе описанные конструкции сварочных аппаратов
находятся в эксплуатации уже много лет и показали отличные характе-
ристики.
Глава 11. Универсальные сварочные аппараты
307
Позже, взяв за основу вышеописанный
сварочный выпрямитель, Сытником Ю. А.
был изготовлен на .базе электростанции
АБ-4-Т-230-4кВт сравнительно компактный
(по сравнению с промышленными образ-
цами) передвижной сварочный пост. С под-
робным его описанием можно ознакомиться
в [47]. Его легко можно установить на при-
цеп легкового автомобиля и отбуксировать
даже с помощью автомобиля «Таврия» к
месту работы.
Внешний вид реального сварочного аппа-
рата представлен на рис. 11.3.
Рис. 11.3. Внешний вид
универсального сварочного
аппарата
11.2. Универсальный сварочный аппарат
на любую мощность
Преимущества универсального сварочного апарата
Стоит задача создать в одной конструкции как аппарат электроду-
говой, так и точечной сварки. Ведь тонкий металл невозможно сварить
при помощи дуги, а толстый— точечным методом. А вот изготовить
такой аппарат, если нет под рукой мощных диодов, трансформаторного
железа нужных типоразмеров и обмоточного провода с большим сече-
нием, практически невозможно. Найти выход из данной ситуации, да
еще и с наименьшими материальными затратами, поможет данный раз-
дел [1].
Предлагаемый сварочный аппарат можно изготовить из нескольких
трансформаторов от старых ламповых телевизоров ТС270. Достоинство
конструкции в том, что данный подход позволяет наращивать мощность
сварочного аппарата в зависимости от необходимых условий сварки.
. Отпадает необходимость перематывать первичную обмотку. Вторичную
обмотку нужно намотать из сложенных в параллель проводов от петель
308
Справочник сварщика для любителей и не только...
размагничивания тех же телевизоров, что позволяет использовать низ-
котоковые (10—20 А) силовые диоды.
Конструкция сварочного трансформатора
Авторская (С. М. Абрамова) конструкция сварочного трансформа-
тора представляет собой шесть перемотанных трансформаторов ТС270,
первичные обмотки которых соединены параллельно, а вторичные:
♦ последовательно, если необходим сварочный трансформатор для
сварки электродом;
♦ параллельно, если необходима точечная сварка.
Мощность данного трансформатора приблизительно 3,5 кВт. Если
нужна меньшая или большая мощность, то количество трансформато-
ров следует уменьшить или добавить соответственно.
Рассмотрим последовательность действий при изготовлении:
♦ разобрать все трансформаторы, но первичную обмотку оставить
без изменения.
♦ вторичные обмотки и экранирующую фольгу смотать.
Внимание.
Если предполагается сварка электродом диаметром:
♦ 1,5—2 мм при токе 25—70 А, то достаточно 2—3 транс-
форматоров;
♦ 3 мм при токе 90—140 А, то 4—6 трансформаторов;
♦ 4 мм при токе 160—190 А, то 7—8 трансформаторов.
Для улучшения зажигания дуги напряжение на вторичной обмотке
рекмендуется выбирать 60 В. При этом все основные сведения для
1 намотки трансформаторов будут соответствовать приведенным в
табл. 11.1. Моточные данные приведены для полуобмоток. Если исполь-
зуют провод другого диаметра, то общее сечение должно быть равно
приведенному в таблице. Перед намоткой подготавливают жгут сле-
дующим образом: устанавливают тиски на верстаке и зажимают в них,
например, отвертку, затем отмеряют расстояние, приведенное в таблице
(длина провода полуобмотки), и закрепляют вторые тиски.
Глава 11. Универсальные сварочные аппараты
309
Основные сведения для намотки трансформаторов Таблица 11.1
Количество трансформаторов ! Сечение магнитопровода Мощность сварочника, Вт Ток сварки, А Напряжение полуобмотки, В Количество витков на каркасе Длина провода полуобмотки, м Сечение провода, мм Количество жил при d=0,5 Количество жил при d=0,9 Количество диодных мостов при 1=10 А (20 А)
2 25 1190 40 15 38 9,3 5 28 8 4(2)
3 37,5 1780 60 10 26 6,3 7 36 12 6(3)
4 50 2400 90 7,5 20 4,8 9,6 45-50 15 10(5)
5 62,5 3000 120 6 16 3,9 16 84 24 12(6)
f 6 75 3500 140 5 13 3,2 *18 98 28 14(7)
| 7 87,5 4000 160 4,28 11 2,7 28 144 48 16(8)
Г 8 100 4760 190 3,75 10 2,4 33 180 60 20(10)
Изготовление обмоток
Теперь можно изготовить жгут с нужным количеством жил. Если
ювод был взят с поврежденной изоляцией (например, сматывался с
клоняющих систем), то его необходимо обмотать тканой тесьмой или
олентой на тканой основе. Такой трансформатор можно будет исполь-
вать либо для сварки переменным током, либо возможно использовать
мощным одинарным мостом. Подготовленный таким образом жгут
матать на каркас, концы жгута зачистить, проводники разделить на
личество диодных мостов, вызвонить омметром и полученное количе-
ао скрутить между собой.
Таким же образом изготавливают и вторую полуобмотку, затем соби-
ют трансформатор. Точно так же изготавливают и остальные транс-
)рматоры и устанавливают их на металлический каркас.
310
Справочник сварщика для любителей и не только...
Особенности точечной сварки
Для того чтобы можно было использовать данный агрегат для точеч-
ной сварки, необходимо изготовить монтажную панель. Она представ-
ляет собой текстолитовую плату с гнездами, рассчитанными на ток
10—20 А, в которые вставляют переходные платы со штекерами в зави-
симости от режима работы сварочного аппарата.
Рис. 11.4. Принципиальная схема универсального сварочного аппарата
на любую мощность
[лава 11. Универсальные сварочные аппараты
311
Выводы обмоток соединить согласно схеме, приведенной на рис. 11.4.
Если имеются в наличии мощные диоды на 160—250 А, то переходные
платы можно упростить, поставив перемычки между трансформаторами.
Совет.
Для регулировки сварочного тока можно отключать первич-
ные обмотки неиспользуемых трансформаторов, и они будут
выполнять функцию дросселей, дуга будет устойчивее.
В качестве переключателя SA1 можно использовать автомат на
30—50 А, а переключателей SA2—SA6 — любые переключатели на 5 А,
250 В. Диоды можно использовать любые на ток 10—30 А, необходимо
только по таблице учесть количество диодных мостов. .При использо-
вании диодов типов КД213, КД2997, КД2999 можно применить радиа-
тор, показанный на рис. 11.5. Перед сборкой диоды необходимо смазать
теплопроводной пастой.
Гайка
Винт М3
Текстолитовые
шайбы
Втулка
текстолитовая
Рис. 11.5. Радиатор
Надо заметить, что при возможности использования диодов, вклю-
ченных в параллель, в данной конструкции предпочтение следует отда-
ивать достаточно мощным диодам, так как при выходе из строя несколь-
ких диодов, скажем, вследствие теплового пробоя, нагрузка на осталь-
ные многократно возрастает и возможен их выход из строя.
Вместо ТС270 использовать ТСА270 нежелательно, так как у них
обмотки выполнены алюминиевым проводом.
312 Справочник сварщика для любителей и не только...
11.3. Аппарат для сварки на переменном
или постоянном токе на основе ЛАТРа
Назначение
Предназначен для сварки на переменном или постоянном токе с воз-
можностью регулировки сварочного тока [41].
Основа этого надежного и простого в изготовлении сварочного аппа-
рата— лабораторный автотрансформатор ЛАТР2 плюс самодельный
тиристорный минирегулятор с выпрямительным мостом (рис. 11.6, а).
Такая конструкция позволяет не только безопасно подключаться к быто-
вой сети 220 В 50 Гц, но и путем изменения напряжения на электроде
выбирать нужную величину тока сварки.
Рис. 11.6. Внешний вид и принципиальная схема сварочного аппарата:
а — внешний вид сварочного трансформатора на базе ЛАТРа;
б — принципиальная схема самодельного тиристорного регулятора;
в — график напряжения, поясняющий работу
тиристорного регулятора режима горения электродуги
Глава 11. Универсальные сварочные аппараты 313
Работа по принципиальной схеме
Режимы работы задаются с помощью потенциометра. Совместно с
конденсаторами С2 и СЗ он образует фазосдвигающие цепочки, каждая
из которых, срабатывая во время своего полупериода, открывает соот-
ветствующий тиристор на некоторый промежуток времени. В результате
на первичной обмотке сварочного Т1 оказывается напряжение, регули-
руемое в пределах 20—215 В (рис. 11.6. в).
Трансформируясь во вторичной обмотке, требуемое напряжение
сварки (UCB) позволяет легко зажечь дугу для сварки на переменном
(клеммы Х2, ХЗ) или постоянном (Х4, Х5) токе. Резисторы R2 и R3 шун-
тируют цепи управления тиристоров VS1 и VS2. Конденсаторы Cl, С2
снижают до допустимого уровня радиопомехи, сопровождающие дуго-
вой разряд.
В роли светового индикатора HL1, сигнализирующего о включении
аппарата в бытовую электросеть, используется неоновая лампочка с
токоограничительным резистором R1.
Совет.
Для подсоединения аппарата к квартирной электропроводке
применима обычная штепсельная вилка XI, но лучше использо-
вать более мощную евровилку (с выводом заземления) и соот-
ветствующую розетку.
Изготовление сварочного аппарата
А в качестве выключателя SB1 подойдет переключатель ВП25, рас-
считанный на ток 25 А и позволяющий размыкать оба провода сразу.
Для изготовления вторичной обмотки с базового ЛАТР2 снять кожух-
ограждение, токосъемный ползунок и крепежную арматуру.
Внимание.
Отводы 127 В и 220 В остаются невостребованными, и их надо
тщательно заизолировать.
На имеющуюся обмотку 250 В наложить надежную изоляцию
(например, из стеклоткани или лакоткани), поверх которой разместить
вторичную (понижающую) обмотку. Вторичная обмотка — это 70 вит-
ков изолированной медной или алюминиевой шины, имеющей сечение
25 мм2. Приемлемо выполнение вторичной обмотки из нескольких
314
Справочник сварщика для любителей и не только...
параллельных проводов с таким же общим сечением. Намотку удобнее
всего осуществлять вдвоем. В то время как один, стараясь не повредить
изоляцию соседних витков, осторожно протягивает и укладывает про-
вод, другой удерживает свободный конец будущей обмотки, предохра-
няя ее от скручивания.
Модернизированный ЛАТР2 поместить в защитный металлический
кожух с вентиляционными отверстиями. На кожухе расположить мон-
тажную плату из гетинакса или стеклотекстолита толщиной 10 мм. На
плате разместить:
♦ пакетный выключатель SB1;
♦ тиристорный регулятор напряжения (с резистором R6);
♦ светоиндикатор HL1 включения аппарата в сеть;
♦ выходные клеммы для сварки на переменном (Х2, ХЗ) или посто-
янном (Х4, Х5) токе (рис. 11.6, б).
Совет.
При отсутствии базового ЛАТР2 его можно заменить само-
дельным трансформатором с магнитопроводом из трансфор-
маторной стали (сечение сердечника 45—50 см2).
Первичная обмотка такого трансформатора должна содержать
250 витков провода ПЭВ2 диаметром 1,5 мм. Вторичная обмотка ничем
не отличается от той, что используется в модернизированном ЛАТР2.
На выходе низковольтной обмотки установить блок выпрямителей с
силовыми диодами VD3—VD10 для сварки на постоянном токе. Помимо
указанных вентилей вполне применимы и более мощные аналоги, напри-
мер, Д122-32-1 (выпрямленный ток до 32 А).
Внимание.
Силовые диоды и тиристоры следует установить на радиа-
торах-теплоотводах, площадь каждого из которых не менее
25 см2.
Из кожуха наружу вывести ось регулировочного резистора R6. Под
рукояткой разместить шкалу с делениями, соответствующими конкрет-
ным величинам постоянного и переменного напряжения. Для удобства
рядом можно закрепить таблицу с зависимостью сварочного тока от
напряжения на вторичной обмотке трансформатора и от диаметра сва-
рочного электрода (0,8—1,5 мм).
Глава 11. Универсальные сварочные аппараты
315
Внимание.
Важная вещь — сварочный кабель. Для рассматриваемого аппа-
рата подойдет медный многожильный кабель (общее сечение
около 20 мм2) в резиновой изоляции. Требуемое количество_
два полутораметровых отрезка, каждый из которых следует
оборудовать тщательно обжатым и пропаянным клеммным
наконечником для подключения к аппарату. Для непосредствен-
ного же соединения с «массой» используют мощный зажим
типа «крокодил», а с электродом — держатель, напоминаю-
щий трехзубую вилку.
11.4. Электросварочный аппарат для сварки
постоянным и переменным током
Назначение
Перед изготовлением любого сварочного аппарата необходимо сна-
чала определить область его применения. Для хозяйственных нужд
^достаточно трансформатора мощностью 2,5—3 кВт, изготовить который
Можно из любого имеющегося трансформатора, сердечник которого
соответствует избранной мощности аппарата [68].
| Порядок расчета сварочного трансформатора
к Шаг 1. Определить необходимое сечение сердечника трансформа-
тора (в квадратных сантиметрах). Для этого нужно извлечь квадратный
Корень из желаемой мощности.
| Шаг 2. Расчет количества витков на вольт. Производится по эмпири-
ческой формуле
w = 45—47/S(cm2),
1 де w — количество витков на вольт;
| S — площадь сечения сердечника (в квадратных сантиметрах).
; Абсолютной точности добиться по этой формуле невозможно, но она
Ь не нужна. Все намотанные по этой формуле аппараты работали вполне
удовлетворительно.
316
Справочник сварщика для любителей и не только...
Шаг 3. По мощности вычислить ток первичной и вторичной обмо-
ток:
I = Р / 220,
где! — ток первичной обмотки (А);
Р — мощность аппарата (Вт);
220 — напряжение питания (В).
Под этот ток необходимо подобрать провод для первичной обмотки
трансформатора. Площадь сечения провода берется из расчета:
♦ не более 5 А на 1 мм2 (для медного провода);
♦ не более 3 А на 1 мм2 (для алюминиевого).
Внимание.
Использовать провод большего сечения — можно, меньшего —
нежелательно, т. к. трансформатор будет перегреваться из-за
увеличенного падения напряжения на обмотках.
Шаг 4. Напряжение вторичной обмотки выбрать из расчета 45— 90 В
в зависимости от того, по какой схеме будет наматываться трансфор-
матор.
Правило.
Во сколько раз вторичный ток будет больше первичного (коэф-
фициент трансформации), во столько же раз сечение вторич-
ной обмотки должно быть больше сечения первичной.
Если соотношение сечений проводов будет подобрано точно, то
нагрев обеих обмоток будет одинаковым. Если будет допущено откло-
нение, то сильнее нагреваться будет более тонкая (относительно своего
тока) обмотка.
Шаг 5. Исходя из имеющегося провода (шинки) для вторичной
обмотки, необходимо рассчитать: поместится ли обмотка в окно транс-
форматора. Если да — можно приступать к намотке трансформатора.
Варианты расположения обмоток
Для сварки переменным током или выпрямленным, без использова-
ния тиристорных схем, наиболее подходит падающая вольтамперная
характеристика. Катушки первичной и вторичной обмоток следует раз-
нести между собой.
Глава 11. Универсальные сварочные аппараты
317
Для сварки постоянным током с тиристорной регулировкой можно
сделать трансформатор с жесткой характеристикой, вплоть до того, что
вторичная обмотка будет намотана поверх первичной, если падающую
характеристику будет обеспечивать тиристор.
В то же время, для увеличения жесткости конструкции можно намо-
тать несколько витков вторичной поверх первичной (рис. 11.7).
Рис. 11.7. Варианты расположения обмоток
Принципиальная схема
Электрическая принципиальная схема трансформатора и технология
его стяжки показаны на рис. 11.8 и рис. 11.9 соответственно.
Рис. 11.8. Электрическая
принципиальная схема
трансформатора
Выбор провода
Какой провод применить при намотке трасформатора — медный или
алюминиевый — зависит от вкуса и возможностей (медь тяжелее, алю-
миний легче). В случае использования алюминиевого провода, особое
внимание нужно уделять качеству контактов в соединениях.
318
Справочник сварщика для любителей и не только...
Выпрямитель
Сварочный трасформатор с падающей характеристикой для улучше-
ния процесса сварки и более широких возможностей в применении элек-
тродов можно дополнить выпрямителем и дросселем.
Выпрямитель (рис. 11.10) можно изготовить из диодов ВД-20, уста-
навливавшихся во всех советских автомобильных генераторах. На
трехкиловаттный сварочный аппарат вполне достаточно 12-ти диодов
ВД-20. Поскольку эти диоды в генераторах уже собраны в мостовые
схемы, можно соединить два моста (рис. 11.11).
Рис. 11.10. Схемы диодных мостов
Рис. 11.11. Внешний вид двухмостовой схемы
Внимание.
Стопроцентно качественно будут работать диоды ВД-20
советского изготовления, мосты, в которых они установлены,
помечены знаком качества. За постсоветские диоды ручаться
нельзя, они нередко беспричинно отказывают даже в генерато-
рах, не говоря уж о сварочном аппарате.
Дроссель для сварочного аппарата лучше намотать на железе того же
сечения, что и трансформатор, можно и несколько меньшего. Мотать
надо шинкой не меньше чем та, которой намотана вторичная обмотка
трансформатора. Для дросселя достаточно 15—20 витков. Хороший
дроссель получается на кольцевом магнитопроводе. Он будет меньше по
размерам и легче, но сложнее в намотке.
12
СВАРОЧНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ
12.1. Самодельный сварочный полуавтомат
Блок-схема сварочного полуавтомата
Сварочные полуавтоматы (СПА) находят все большее распростра-
нение в народном хозяйстве нашей страны. Их использование дает воз-
можность многим мелким предприятиям эффективно сваривать метал-
лические конструкции любой сложности. В этом разделе рассмотрена
^конструкция наиболее простого сварочного полуавтомата, а также
юновные принципы работы и требования, предъявляемые к сварочным
юлуавтоматам [31].
На рис. 12.1 показана блок-схема СПА. Преобразователь преобра-
ует переменное напряжение 220 В в постоянное 30—60 В. Подающий
<еханизм подает проволоку, на которую подключено от преобразова-
теля напряжение 30—60 В. Как правило, в наиболее распространенных
ТА проволока подается с подающего механизма на рукав. Но рукаве
ходится наконечник (рис. 12.2), который является токосъемником для
юволоки.
Рукав жестко закреплен на подающем механизме. На рукаве нахо-
[тся выключатель (рис. 12.2). С его помощью сварщик управляет рабо-
Рис. 12.1. Блок-схема сварочного полуавтомата
320
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 12.2. Токосъемник для проволоки
той СПА. Сигнал включения с рукава поступает в блок логики управле-
ния (рис. 12.1), который управляет работой СПА.
Для нормальной работы СПА должен удовлетворять следующим тре-
бованиям:
♦ простота и надежность принципиальной схемы и конструкции в
целом;
♦ сохранение работоспособности при температуре окружающей сре-
ды от -30 до +30 °C, питающем напряжении сети 100—260 В, пере-
грузке по току до 1,5 1н (номинального);
♦ подающий механизм должен быть легко переносим в радиусе до 3 м
от стационарной установки;
♦ обеспечивать хорошую сварку металлов толщиной от 0,6 до 3 мм;
♦ токе 1н = 100 А и U = 30 В пульсация постоянного напряжения го-
рения дуги не должна превышать 1,2—3 В;
♦ работать по крутопадающей выходной характеристике [34].
Устройство сварочного полуавтомата
Механизм, подающий проволоку, состоит из двигателя постоянного
тока с напряжением питания 24—32 В, отсекателя газа (углекислоты),
понижающего редуктора с 8200 до 500 об/мин, механизма подачи прово-
локи, бобины с проволокой, сидящей на шкиву, а также рукава, в кото-
ром проходят проволока и углекислота. Как правило, микровыключа-
тель подачи проволоки, углекислоты и тока (сокращенно МК) находятся
на ручке рукава (рис. 12.2), но в некоторых промышленных образцах он
может находиться на маске.
Н Примечание.
Главной особенностью подающего механизма, а точнее двига-
теля, является наличие электротормоза. Так как двигатель,
редуктор и механизм подачи имеют механическую инерцион-
ность, то при окончании режима сварки необходимо резкое
торможение проволоки.
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
321
Двигатели всевозможных серийных аппаратов в этом отношении
могут принципиально отличаться. Так, в некоторых электродвигателях
вмонтирована электромуфта, которая срабатывает по окончании работы
(окончание работы фиксируется микровыключателем при ненажатом
положении). В других подающих механизмах двигатели имеют обмотку
реверса движения.
В основном используют двигатели постоянного тока. В некоторых
современных портативных СПА механизм подачи как бы вращается
вокруг проволоки, тем самым заставляя двигаться ее благодаря нареза-
нию резьбы вокруг проволоки. Существуют подающие механизмы, нахо-
дящиеся на рукаве у самого наконечника, они выполнены в виде цанги,
которая является сердечником соленоидной катушки.
При воздействии импульса цанга захватывает проволоку и оттягивает
ее на небольшое расстояние, отпуская проволоку только в конце движе-
ния. При поступлении серии импульсов проволока потихоньку двигается.
Принципиальная схема
; Остановимся на самом простом варианте. Для любого простого СПА
необходим, в первую очередь, сварочный трансформатор. Так как СПА
г обязан проваривать металл толщиной до 3 мм, то его мощность должна
; быть 1,8—3 кВт при напряжении холостого хода 40—60 В и крутоподаю-
’«Щей характеристике (можно с низким КПД, т. е. собранном в любитель-
ских условиях). Для соблюдения мер безопасности в холостом режиме
СПА не должен выдавать напряжение на наконечник рукава. Логика
‘управления должна соответствовать диаграмме на рис. 12.3, где
имк
напряжение включения СПА, снимаемое с микровыключа-
теля;
напряжение, подаваемое на двигатель;
напряжение, подаваемое на реверсивную обмотку двигателя;
напряжение, подаваемое на рукав и на отсекатель газа.
lJ₽«
U
< спа
Г Схема на рис. 12.4 является наиболее распространенной, хотя имеет
|ряд недостатков. В некоторые СПА устанавливают трансформаторы с
РМноговыводной первичной обмоткой. Это делается для возможности
|регулировки тока.
Внимание.
Как показали многолетние испытания, регулировка таким спосо-
бом отрицательно сказывается на качестве свариваемого шва.
322
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 12.3. Диаграммы напряжений при работе СПА
Рис. 12.4. Типовая принципиальная схема сварочного полуавтомата
Поэтому автор схемы И. Н. Пронский использовал сварочный реостат
R2 (рис. 12.4), который также применяется при сварке электродами.
Изменение тока сварки с помощью реостата является наиболее про-
стым и очень эффективным средством при регулировке сварочной дуги
с разной толщиной металла. Так удается сваривать изделия для швейной
промышленности (оверлоков), имеющие размеры 5x5 мм с толщиной
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
323
0,5 мм, о также пруты для оконных решеток толщиной 1 см, и при этом
никаких конструктивных изменений в СПА не вводилось.
При нажатии SA1 (рис. 12.4) вольтметр РА1 показывает напряжение
Х.Х., на наконечнике рукава напряжение отсутствует. При нажатии SA2
включается подача проволоки, контакты SA2.2 замыкаются, a SA2.1
размыкаются. Срабатывает реле К1. Замыкаются контакты К1.1—К1.3.
Включается отсекатель тока КЗ, отсекатель газа К4, а К1.3 замыкает
цепь питания двигателя М.
В данной схеме рассматривается двигатель с реверсивной обмоткой.
Для двигателя подачи с электротормозом схема включения показана
на рис. 12.5. Через К1.2 заряжается конденсатор СИ. По окончании
режима сварки (SA2 не нажата) цепь питания К1 разрывается, а к К2
через замкнутые контакты SA2.1 от СИ подводится напряжение пита-
ния. В результате К2.1 и К2.2 замыкаются. Включается обмотка реверса
двигателя М. Отсекатель тока КЗ и отсекатель газа К4 остаются вклю-
чены благодаря контактам К2.1. Поэтому на наконечнике рукава при-
сутствует напряжение питания и подается углекислота. Это необходимо
для того, чтобы подающая проволока отгорела в месте окончания сварки
без ухудшения качества свариваемого шва.
Электротормоз Двигатель
+Un
к R5 !
KR4 ;
СО2
kvd6 L -E—T—
Рис. 12.5. Схема включения для двигателя подачи с электротормозом
| Одновременно реверсивный режим работы двигателя демпфирует
^инерционность редуктора и якоря двигателя. По окончании разряда
^конденсатора СП реле К2 отключается, и СПА переходит в начальное
(Положение.
Элементы схемы
? Подающий механизм взят от сварочного полуавтомата типа
А547УмПДГ-309. Реле KI, К2 — типа ТКЕ-54ПД1 или аналогичные с
максимальным током на контактах до 2 А.
324
Справочник сварщика для любителей и не только...
Реле КЗ — КМ200Д-В, реле К4 — отсекатель газа (идет в комплекте с
подающим). Трансформатор TV1 — любой сварочный с габаритной мощ-
ностью 3 кВт. Выключатель SA1 — пакетный на 380 В, 15 А или два спа-
ренных типа ВДС 6320—75 на 15 А. Предохранитель РА1 на 15 А. Силовой
дроссель L1: сердечник из низкочастотного магнитожелеза от трансфор-
матора на габаритную мощность 1,5—3 кВт. Обмотка имеет 40—80 витков
сечением 20 мм2. Использован стандартный дроссель от сварочного полу-
автомата типа А547УмПДГ-309.12 ДФ2 или любой другой на ток 2А. В
зазор установлена полоска из текстолита толщиной 7 мм (рис. 12.6). Диоды
VD1—VD4 — типа ВЛ-200—90 или другие низкочастотные с током пропу-
скания не менее 100 А. Радиатор стандартный 7x8x10 см.
Jh fflx,
Рис. 12.6. Устройство СПА
VD9 — Д816Д на радиаторе с площадью рассеивания 100 см2;
VD5—VD8 — Д226 с любым буквенным индексом; конденсаторы
Cl, С2 — 0,1 мкФ х 400 В любые металлобуможные. конденсаторы
СЗ—С8 — 10000 мкФ х 100 В типа К50—32, можно использовать
К50—18, К50—19; С9—СИ — 100x100 В К50—27 и другие.
Резистор R1 — шунт типа 75ШС ММЗ-500; R2 — реостат сварочный,
можно использовать от регулятора аргонно-дуговой сварки; R3 — 20 Ом
ПЭВ-5—77; R4 — 47 Ом, реостат переменный 22 Вт; R5— 12 Ом ПЗ-75;
R6 —100 Ом ПЗ-75; РА1 — вольтметр с пределом школы 75—100 В типа
М43300, М43100; РА2 — амперметр с пределом шкалы 300—500 А типа
М43300, М43100.
Провода, указанные на схеме утолщенной линией, должны иметь
площадь сечения не менее 20 мм2.
Конструкция сварочного автомата
На рис. 12.7 (а — вид сбоку; б — вид сверху) показана конструкция
сварочного полуавтомата в сборе.
Глава 12 Сварочные полуавтоматы
325
Рис. 12.7. Конструкция сварочного полуавтомата в сборе:
а — вид сбоку; б — вид сверху
Наладка СПА
От качества настройки СПА очень зависит удобство пользования
ппаратом, поэтому необходимо как можно внимательней отнестись к
риведенным в книге рекомендациям. В данном простейшем варианте
'ПА «узким местом» является настройка подачи проволоки и настройка
тчества шва.
Настройка подачи проволоки
Подающий механизм следует включить без затяжки проволоки в
^кав и без подсоединения углекислоты. Если углекислота подключена
Амблером SA3 (он необходим для отключения отсекателя газа при
пяжке проволоки в целях экономии СО2), отключить отсекатель газа.
!ри нажатии SA2 должны сработать отсекатель тока, отсекатель газа
при включенном SA3) и двигатель подающего механизма М. Через 5 с
А2 следует отпустить, при этом двигатель должен включиться в обрат-
ом направлении.
326
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 12.8. Схема подающего механизма
Заправить проволоку от барабана через подающий механизм в рукав
и затянуть ролик подачи, чтобы проволока прижималось роликом к под-
шипнику и входила в рукав (рис. 12.8). Включить SA2 на 20 с, после чего
выключить.
Внимание.
Механика очень инерционна, поэтому проволока сначала двига-
ется медленно, а со временем ускоряется.
При отпускании SA2 ток в двигателе через реверсивную обмотку
должен быть достаточен для полного торможения проволоки. Ток регу-
лируют подстроечным реостатом R5. Для торможения проволоки необ-
ходимо время.
Обмотка реверса включена в цепь питания на время, определяемое
временем разряда СИ через К2 и R6.
Совет.
Для нормального торможения проволоки (чтобы проволоку не
затягивало обратно в рукав или не выводило дальше наконеч-
ника более чем на 1 см) необходимо очень точно и терпеливо
отрегулировать R5 и R6, режим торможения зависит на 20 %
также от реостата R2.
К сожалению, описать все подробности регулировки не позволяет
объем книги. Кроме того, невозможно учесть все нюансы разных серий
подающих механизмов. Процесс сварки чаще всего будет прерывистым,
т. е. с интервалом включения подачи проволоки примерно в 0,5—1 с.
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
327
Настройка качества шва при 00,8—1 мм проволоки
Внимание.
Все рассмотренные сварочные процессы необходимо наблюдать
через маску для электросварки.
Во-первых, необходимо отрегулировать в процессе сварки подачу
углекислоты в пределах 0,5—1 атм. по манометру на редукторе.
Установить в среднее положение реостат R2. На чистом листе металла
0,7—0,8 мм при подсоединенной массе включить режим подачи прово-
локи. Если лист металла будет прожигаться, уменьшить подачу прово-
' локи реостатом R4.
1
Внимание.
При дальнейшем прожигании листа увеличить сопротивление
реостата R2. Если проволока не расплавляется, а краснеет и
ложится на лист небольшими кучками, необходимо увеличить
реостатом R4 подачу проволоки или уменьшить сопротивле-
ние реостата R2.
Во-вторых, как только шов будет ложиться нормально на лист
^металла, необходимо отрегулировать зазор в дросселе. Для этого изме-
няют вольтметром переменную составляющую в режиме сварки непо-
средственно между плюсом на рукаве и «массой». Регулируя зазор в
Едросселе, а также количество витков, добиваются переменной состав-
рЛяющей напряжения в пределах 1,2—3 В.
Надо учитывать слишком большую индуктивность дросселя. При
Вэтом ток, необходимый для нормальной сварки, будет нарастать через
^определенный промежуток времени, а в начальный момент подавае-
Кмая проволока не будет даже расправляться. В этом случае необходимо
[уменьшить количество витков на дросселе [33], [34].
Для безопасности автор рекомендует все операции настройки прово-
дить в резиновых перчатках на резиновом коврике в сухом помещении. Все
Детали, находящиеся под напряжением, следует изолировать. Для сварщика
Иучше использовать специальный сварочный костюм, так как при работе
|образуется большое количество окалины (брызг раскаленного металла).
328
Справочник сварщика для любителей и не только...
12.2. Усовершенствованный сварочный
полуавтомат
Усовершенствованная схема сварочного полуавтомата (СПА)
Сварочный полуавтомат (СПА), рассмотренный выше [31], имеет
следующие недостатки.
Во-первых, наличие контактора КЗ. Контактор подобного типа явля-
ется дефицитной деталью. Кроме того, он имеет свойство постоянно под-
горать, что приводит к неудовлетворительным результатам работы СПА.
Во-вторых, наличие реостатов R2, R5. Так как реостаты выполнены
на основе нихромовой проволоки и имеют большие габариты (особенно
R2), а значит, открытые поверхности, то пользоваться СПА в бытовых
(гаражах) условиях опасно вследствие того, что может поразить током
(хотя и не высокого напряжения).
В третьих, зависимость подачи проволоки от устанавливаемого тока.
Так как СПА используют в основном для сварки тонких соединений,
например, металлических корпусов приборов, автомобильных кузовов,
Рис. 12.9. Усовершенствованная схема сварочного полуавтомата (СПА)
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
329
глушителей, тонкостенных металлических труб, то некоторые требова-
ния, предъявляемые к простому СПА, можно упростить.
Усовершенствованная схема представлена на рис. 12.9. Ее отличает
простота и надежность. Обеспечивается сохранение работоспособно-
сти при температуре окружающей- среды от -30 до +30 °C и питающем
напряжении сети 190—280 В.
Подающий механизм можно поместить в одном корпусе со свароч-
ным трансформатором и элементами управления.
0
Совет.
Обеспечивать хорошую сварку металлов толщиной 0,3—1,2 мм.
Работать по жесткой характеристике.
Учитывая вышеуказанные требования, основные элементы СПА
можно выбрать из распространенных деталей. Например, автор схемы
И. Н. Поронский не раз использовал двигатель 1 и редуктор 2 пода-
ющего механизма от стеклоочистителя автомобиля «Волга ГАЗ-24»
(рис. 12.10). Так как этот двигатель не имеет электротормоза и обмотки
Вид сверху
1 - двигатель
2 - редуктор
3 - ролик
4 - электромагнит
5 - подшипникодержатель
6 - пружина
7 - направляющая
8 - рукав
9 - подшипник
10-барабан
11 - войлок
12 - шайба
13 - корпус держателя
14 - зажим
15 - винт
16 - зажим
17- штуцер
18 - проволока
19 - направляющую втулка
20 - винт
Рис. 12.10. Сборочный чертеж подающего механизма
ззо
Справочник сварщика для любителей и не только...
реверса, то он установил электротормоз в виде П-образного сердеч-
шка соленоидной катушки 3 (рис. 12.10), с зазором между сердечни-
ком и роликом 0,5 мм.
В Совет.
Механизм стеклоочистителя можно позаимствовать от гру-
зовых автомобилей, что благоприятно отразится на элек-
тронной схеме, так как бортовое питание у них 24 В.
Описание работы СПА по принципиальной схеме
Принципиальная схема СПА показана на рис. 12.11. Напряжение
220 В через пакетный выключатель SA1 поступает на тороидальный транс-
форматор, имеющий две первичные обмотки для переключения и регу-
лирования напряжения на вторичной обмотке при сварке толстых метал-
лических конструкций. Для увеличения диапазона регулирования делают
большее количество дополнительных отводов в первичной обмотке.
Для сваривания металлов толщиной 0,7—1 мм напряжение на вто-
ричной обмотке должно быть минимум 40 В. Питание схемы управления
осуществляется от вывода 27 В.
В₽°‘еТ' я л -
Если использовать двигатель от легковых автомобилей, то
питание дополнительного вывода вторичной обмотки должно
быть не менее 14 В.
Лампочка HL1 сигнализирует о включении питания.
Конденсаторы С1 и С2 необходимы для подавления помех, созда-
ваемых сварочным током. В исходном состоянии (SA2 — не нажата) на
выходе силового выпрямителя VD1, VD2, VS1, VS2 и на конденсато-
рах С5—С10 напряжение 40 В отсутствует, т. е. на наконечнике рукава
напряжения нет (этим фактором СПА отличается от некоторых завод-
ских вариантов).
Схема управления будет запитана, и напряжение 27/14 В присутствует
на С4. При нажатии на микровыключатель SA2 (находящийся на держа-
теле рукава рис. 12.11) включается реле К1. Контакты К1.1 и К1.2 замы-
каются, тиристоры VS1, VS2 отпираются.
При настройке вместо сварочного тока можно подсоединить нихро-
мовую проволоку сопротивлением 1 Ом. Резисторы R1 и R2 необходимы
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
331
Рис. 12.11. Принципиальная схема СПА
для ограничения напряжения на управляющих электродах тиристоров
VS1, VS2. Контакты К1.3 замыкаются, включаются подача проволоки и
отсекатель газа КЗ через диод VD12. Контакты К1.5 замкнуты, С11 заря-
жается до напряжения +27/14 В.
По окончании процесса сварки (SA2 не нажата) контакты Kl.l, К1.2,
К1.3, К1.5 размыкаются, а К1.4 замыкается, и СП разряжается по цепи:
+С11, К1.4, R6, К.2, -СП.
Реле К2 замыкает контакты К2.2, К2.1 (тиристоры VS1, VS2
включены), К2.4 (отсекатель газа КЗ включен), К2.3 (электротормоз
включен).
Внимание.
Процесс механически инерционен, поэтому проволока оста-
навливается не сразу. Из-за этого необходимо поддерживать
горение дуги и обдувание ее углекислотой, чтобы обгорела про-
волока и шов имел нормальный вид.
Как только конденсатор СИ разрядится, К2 размыкает свои кон-
такты и отключает тиристоры и отсекатель газа.
332
Справочник сварщика для любителей и не только...
Внимание.
Для появления дуги на электродах необходимо иметь большую
разность потенциалов, и только после загорания большой ток
поддерживает дугу.
' При отпирании тиристоров VS1, VS2 напряжение на наконечнике
держателя рукава нарастает не сразу (этому препятствует дроссель L1 и
емкости конденсаторов С5—СЮ). Для увеличения начальной амплитуды
напряжения последовательно с каждым конденсатором включены рези-
сторы R7—R12 сопротивлением 0,1 Ом, а параллельно L1 подключен
конденсатор С12, который необходимо подбирать опытным путем, чтобы
нормально загоралась дуга и нормально (при выключенном SA2) запира-
лись тиристоры. Если тиристоры будут запираться не сразу или в процессе
сварки будут возникать нежелательные колебания напряжения (тиристоры
могут самопроизвольно запираться или отпираться по окончании сварки),
то емкость конденсатора С12 необходимо уменьшить или совсем убрать.
Конструкция усовершенствованного сварочного аппарата
СПА собран в одном корпусе: схема управления и подающий меха-
низм. На задней стенке корпуса 14 (рис. 12.12) находится вентилятор
1 (Ml рис. 12.11), который обдувает тороидальный трансформатор 5 и
силовой выпрямитель 9. Сверху корпуса находится пакетный выклю-
чатель сети 13 и предохранитель 12 (их также часто устанавливают на
передней панели СПА).
На передней панели собрана схема логики управления 11 (она при-
креплена к самой панели), на лицевой стороне лампа HL1 10 и регуля-
тор подачи проволоки 7. Механизм подачи проволоки и барабан с про-
волокой 8 установлены над дросселем 6.
Углекислота подается от баллона 2 через редуктор 3 по шлангу 15 к
отсекателю газа, находящемуся рядом с механизмом подачи проволоки.
После отсекателя газ подается в рукав 4, в котором также проходят про-
вода от микровыключателя 16 и к которому подведен силовой провод от
Дросселя L1.
М Совет.
IgM Корпус СПА желательно оборудовать поворачивающимися коле-
сиками 17 для удобства передвижения, сетевой шнур 18 необхо-
димо взять от силовых агрегатов с током не менее 10 А.
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
333
Рис. 12.12. Конструкция СПА
На рис. 12.10 был показан сборочный чертеж подающего механизма.
Так как механизмы можно применять разные, то размеры не указаны.
Двигатель 1 (рис. 12.10, а, подключают, как указано на рис. 12.11) приво-
дит в движение редуктор 2 и ролик 3, закрепленный на валу редуктора
(редуктор понижающий).
С барабана 10 (на рис. 12.10, а показан схематично, может уста-
навливаться как вертикально, так и горизонтально). Проволока 18
через квадратик войлока 11 (необходим для снятия грязи), пружину
6 (позаимствована от автомобильных сальников) и направляющую
втулку 19 попадает на подшипник 9. Подшипник с помощью под-
шипникодержателя 5 прижимается к ролику 4 благодаря закручива-
нию винта 20.
Далее проволока идет по направляющей 7 в рукав 8. Рукав 8 встав-
ляется штуцером 17 в зажим 16. К наконечнику рукава ток подается
от дросселя L1 по кабелю через шайбу 12, штуцер рукава и внутрен-
нюю оплетку. Для торможения проволоки перед роликом 3 установлен
П-образный электромагнит 4 (сердечник выполнен из статора электро-
двигателя), который закреплен с помощью винтов 15 к корпусу держа-
теля подающего механизма 13. Корпус держателя 13 зажимом 14 кре-
пится к двигателю подающего механизма.
Внимание.
Весь подающий механизм необходимо установить на диэлек-
трическую поверхность (гетинакс толщиной 10 мм).
На рис. 12.13 показан сборочный чертеж начальной части рукава.
Проволока пропускается через направляющую втулку 2 в рабочую
спираль 13. Рукав с помощью штуцера 1 вставляется в зажим подающего
механизма. Штуцер 1 наворачиваются на полый винт 3 (внутри которого
334
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 12.13. Сборочный чертеж начальной части рукава
находится рабочая спираль), к штуцеру 1 с помощью шайбы 14 и кон-
тргайки 15 подводится кабель от дросселя L1.
Полый винт 3 упирается в спираль кожуха 10, внутри которой прохо-
дит рабочая спираль 13. Использование двух спиралей необходимо для
жесткости рукава. Следует заметить, что внутренний диаметр рабочей
спирали должен быть не менее 0,9 мм, чтобы проволока 4 диаметром
мм свободно проходила. К полому винту поверх спирали кожуха при-
паиваем медную оплетку 9 для проводки больших токов к наконечнику
рукава.
Поверх оплетки проходит трубка, проводящая углекислоту от рассты-
ковывающей трубки 5 к держателю рукава, а также провода от микро-
выключателя. Поверх всего этого натягиваем кожух рукава 11. С помо-
щью специальной втулки 8 провода 1 и трубку 5 фиксируем хомутом 7,
который также принимает кожух рукава. Кожух можно использовать от
велосипедной камеры.
На рис. 12.14 показаны ответная часть рукава и держатель. Держатель
6 выполнен из латунной трубки с резьбой на выходе (резьбу можно наре-
зать на втулке и припаять латунью к трубке). На резьбу накручивается
Рис. 12.14. Сборочный чертеж ответной части рукава и держателя
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
335
коническая втулка из диэлектрика (гетинакса). На втулку 5 устанавли-
ваем сопло 3 (изготовленное из меди или старого твердого резинового
шланга). Рабочая спираль 13, проходя по спирали кожуха 10, попадает
в направляющую трубку 8 (из меди), к этой трубке припаяна медная
оплетка 9.
В свою очередь направляющая трубка 8 припаяна к держателю 6. Это
необходимо для подведения тока к наконечнику 1. Для предотвращения
поражения током держатель изолирован резиновым слоем 15. Провода
12 и трубка углекислоты 16 (можно использовать полихлорвиниловую
трубку или трубку от медицинских капельниц) проходят к держателю 6
под резиновым кожухом 11. Внутрь держателя 6 ввинчена втулка 2 (из
латуни, по мере износа ее следует заменить) с отверстиями по бокам
(ближе к держателю). Внутри втулки проходит рабочая спираль, кото-
рая жестко упирается в наконечник 1.
Наконечник 1 (из меди) выполнен в виде цилиндра с просверленным
до середины отверстием диаметром 0,85 мм. С помощью напильника под
небольшим углом надо снять оставшуюся половину поверхности цилин-
дра так, чтобы достичь отверстие наконечника.
Сварочную проволоку необходимо продеть через наконечник, затем
на снятой поверхности цилиндра вдавить. В результате возникает
канавка, направляющая из отверстия проволоку.
Н Примечание.
По мере срабатывания канавки наконечник сгибается вверх,
тем самым продлевается срок службы наконечника в 5—10раз.
Длина рукава может достигать 2,5 м, что позволяет сваривать авто-
мобили под подъемником, но при этом двигатель подающего механизма
должен иметь достаточную мощность для проталкивания проволоки в
рукав, и при этом проволока должна свободно проходить внутри спи-
рали и через наконечник, иначе она будет запутываться в подающем
механизме.
Детали
В качестве сварочного трансформатора выбран тороидальный транс-
форматор. Его сердечник выполнен из тонкой пермаллоевой электро-
технической стали с окисленной поверхностью (для исключения вихре-
вых токов). Коэффициент намотки, как правило, 1,2 В/виток.
Справочник сварщика для любителей и не только...
Габаритная мощность составляет 2 кВт. Остальные расчетные характе-
ристики зависят от качества сердечника, и их подбирают опытным путем.
Автор схемы И. П. Пронский для своей конструкции выбрал именно
тороидальный трансформатор, потому что он имеет высокий КПД, малые
габариты и массу, отличные параметры при работе по жесткой характе-
ристике. Эти достоинства крайне необходимы для рассмотренного СПА.
Дроссель L1 аналогичен варианту СПА, рассмотренному выше.
Как правило, дроссель конструируют по показаниям переменной
составляющей в момент сварки: 1, 2—3, 5 В, но при этом свариваемый
металл должен расплавляться сразу в момент прикосновения прово-
локи.
В
Внимание.
Если это условие не выполняется, то в дросселе уменьшают
количество витков или увеличивают сопротивление резисторов
R7—R12. Если металл не расплавляется, то необходимо прове-
сти испытания без конденсаторов С5—СЮ, в случае прежнего
результата — без дросселя L1. Если и в этом случае металл не
расплавляется, то необходимо увеличить мощность трансфор-
матора (естественно, проверить силовой выпрямитель).
Ориентировочные данные дросселя:
♦ сердечник от трансформатора 1 кВт 50 Гц;
♦ количество витков 60;
♦ немагнитный зазор 2—5 мм (гетинакс), причем чем больше зазор,
тем больше индуктивность (до определенных размеров).
Диоды VD1 и VD2 (рис. 12.11) — ВЛ-100—90 (или любые другие с
прямым максимальным током 100 А, можно без радиатора). Диоды
VD3—VD6, VD12 — типа Д226 или другие с прямым током не менее 1 А.
Диоды VD7-VD11 — типа Д232, Д246 или любые другие с прямым током
не менее 10 А на алюминиевом радиаторе с площадью рассеивания
60 см2 каждый.
Вентилятор Ml применен от мини-ЭВМ на —220 В, М2 — стеклоочи-
ститель от автомобилей. Пакетный выключатель SA1 на 380 В, 15 А или
два спаренных типа ВДС-6320—75 на 15 А. Предохранитель Р1 на 15 А,
микровыключатель SA2 — любого типа на ток 0,5 А.
Конденсаторы: С1—СЗ — 0,1 мк х 400 В; С4— 1000 х 50 В типа
К50—18; С5-С10 — 10000 х 100 В того же типа, СИ — 200 мкФ х 50 В
типа К50—32; С12 — 0,1 мкФ х 700 В, высоковольтный.
Глава 12. Сварочные полуавтоматы
337
Резисторы R1—R4 — типа МЛТ-0,5; R5 — реостат переменный 47
Ом, R6 — 100 Ом ПЗ-75 HL1 — 40 В х 10 Вт. Сердечник К4 из электро-
технической стали, количество витков — около 200 проводом ПЭВ-0,1.
Совет.
Если трансформатор будет сильно нагреваться, следует уве-
личить количество витков.
Реле KI, К2 — любого типа на ток между контактами не менее 2 А
(контакты включать спарено) типа ТКЕ-54 ПД1. Разъем XI — любой
на ток между контактами не менее 5 А (контакты спаривать). Провода,
указанные на схеме утолщенной линией, должны иметь площадь сече-
ния не менее 10 мм2.
1
Наладка усовершенствованного СПА
Сварочный трансформатор следует наматывать по методике, рассмо-
тренной выше [32]. После чего аппарат необходимо проверить с помо-
щью обычных электродов (2 мм).
Далее необходимо собрать схему управления и подающий механизм.
С силового выпрямителя можно сразу подать по кабелям ток на подаю-
щий механизм.
Внимание.
Механизм следует хорошо изолировать от корпуса.
По мере движения проволока должна расплавляться, при этом будет
возникать большое величество окалины (для этого необходимо иметь
костюм, закрывающий все части тела). Если проволока не расплавля-
ется, необходимо перемотать трансформатор, увеличить сердечник и
толщину витков вторичной обмотки. Коэффициент намотки уменьшить
до 0,9—1 В/виток.
Внимание.
Эту операцию проделывают при отключенных конденсаторах
С5—СЮ, иначе электролиты могут разорваться.
В случае положительного результата можно подключать С5—С10 и
дроссель L1. Если на выходе силового выпрямителя нет напряжения,
338
Справочник сварщика для любителей и не только...
следует подобрать R3 и R4, для некоторых тиристоров параллельно R3,
R4 полезно подсоединить конденсаторы по 0,22 мкФ х 100 В любого
типа.
Силовой выпрямитель проверить в момент сварки или включенной
нагрузки сопротивлением 1-10 Ом из нихромовой проволоки 03 мм.
Лучших результатов можно добиться путем подбора С12 и R7—R12, а
также изменяя зазор в дросселе.
С помощью R5 следует добиться подачи проволоки так, чтобы она
успевала расплавить свариваемый металл и при этом не запутывалась у
ролика подающего механизма.
5
Внимание.
R6 необходимо отрегулировать таким образом, чтобы прово-
лока успевала остановиться и выглядывала из наконечника не
более чем на 5 мм.
При использовании конических мундштуков 3 (рис. 12.14) давление
на выходе редуктора углекислоты можно отрегулировать на 0,3 атм.
Если мундштук цилиндрический, то на 0,5 атм, на открытой ветреной
площадке — до 1 атм. Мундштук должен выглядывать за наконечник не
более 2—3 мм.
Внимание.
Все детали высокого напряжения (220 В) должны быть тща-
тельно изолированы. Не пользоваться аппаратом в сыром
месте! Для безопасности рекомендуется все операции
настройки проводить в резиновых перчатках на резиновом ков-
рике вдали от огнеопасных веществ. Ни в коем случае нельзя
сваривать бензобаки, канистры (эксплуатируемые) или вблизи
них. При работе образуется большое количество окалины
(брызграскаленного металла).
13
СВАРОЧНЫЕ АППАРАТЫ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
13.1. Обзор основных видов сварочных
аппаратов
Основные группы сварочных аппаратов представлены в табл. 13.1.
Изучив ее, прочитав главу 14, можно прийти к выводу, какой сварочный
аппарата вам нужен, исходя из стоящих перед вами задач.
Основные группы сварочных аппаратов промышленного производства
Таблица 13.1
Тип аппарата Принцип действия Выводы и рекомендации
Сварочные трансформаторы, специальные трансформаторы, осуществляющие преобразование электрического тока, его регулирование для усточивого питания сварочной дуги. На сердечнике-магнитопроводе, сделанном из специальной трансформаторной стали, размещены две обмотки — первичная и вторичная. Они обе или неподвижные, или одна обмотка закреплена статично, а вторая передвигается относительно первой по сердечнику. Именно этим перемещением и осуществляется регулировка силы тока. Могут применяться и другие способы регулировки силы сварочного тока. Работает как понижающий трансформатор. Достоинства: простота конструкции, высокая надежность, легкость в обслуживании и низкая цена. Недостатки: значительный вес и большие габариты. Сварка производится переменным током, а это негативно сказывается на качестве сварного шва. Имеются трудности в удержании оптимальной дуги при работе. Вывод. Его применяют, как правило, для соединения деталей, изготовленных из низколегированных сталей. Наиболее наглядно трудности использования проявляется у новичков при отсутствии необходимых навыков и опыта. Поэтому новичкам он не подходит.
340
Справочник сварщика для любителей и не только...
Продолжение табл. 13.1
Тип аппарата Принцип действия Выводы и рекомендации
Сварочные выпрямители, представляют собой источник питания, состоящий из трансформатора с регулирующим устройством и выпрямительного блока Принцип действия основан на питании дуги постоянным током, протекающим по цепи вторичной обмотки и выпрямленным блоком селеновых или кремниевых выпрямителей. Для получения нужной характеристики эти устройства часто оснащают дополнительным дросселем. Дуга в таких аппаратах очень стабильная, не прерывающаяся. Это позволяет производить качественную сварку, даже не имея каких-либо первоначальных навыков. Достоинства. Позволяют производить качественную сварку при минимальных первоначальных навыках. При укомплектовании их дополнительным оборудованием они могут сваривать чугун и даже цветные металлы. Дают более стабильное горение дуги и используются для скрепления деталей как из обычных низколегированных, так и из нержавеющих сталей. Недостатки. Сложность конструкции. Вывод. Идеально подходит для сварки деталей из низколегированных и нержавеющих сталей.
Инверторы, сварочные аппараты повышенной частоты Созданы для работы с нестабильным напряжением питания, вызванным использованием электрогенераторов и длинных соединительных проводов. Инверторы оборудованы защитой от скачков напряжения и прилипания электрода, «горячим» стартом и от перегрева автоматическим стабилизатором мощности. Инвертор выдерживает перепад напряжения от 160 до 260 В. Оснащенны мощным вентилятором, что позволяет использовать аппараты для сварки тяжелых конструкций, в промышленных условиях и при большой нагрузке. Достоинства Высокочастотная составляющая позволяет существенно повысить КПД источника питания, снизить его габариты и вес. Кроме того, аппараты с повышенной частотой обеспечивают хорошие технологические свойства и широкий предел регулирования. Дуга у них очень устойчивая, а сварной шов ровный. Инверторы работают с широким диапазоном токов и при высокой нагрузке. Очень просты в применении с самого начала работы, гарантируют хорошую сварку со всеми типами электродов благодаря высокой стабильности сварочного тока. Недостатки. Высокая цена Вывод. Идеально подходят для любительской и непрофессиональной сварки.
Сварочные шланговые полуавтоматы, работающие на постоянном или импульсном токе в среде защитных газов или с использованием специальной дорогой проволоки без газовой среды Электродная проволока из механизма подачи по гибкому шлангу поступает в держатель, находящийся в руке сварщика, те. сварка осуществляется не электродами, а специальной проволокой. По этому же рукаву одновременно с проволокой подается и защитный газ (углекислый, аргон или их смесь). Но из-за разбрызгивания металла в этом случае сила тока и производительность ниже, чем при сварке под флюсом. Различают процессы с использованием активных газов, например, двуокиси углерода, или инерных газов. Можно избежать использования баллона, если применять специальную защитную проволоку. Достоинства высокое качество сварочного шва, почти полное отсутствие брызг, высокая производительность. Шов при полуавтоматической сварке получается ровным и более защищенным от коррозии, чем при остальных видах сварки. Кроме того, с помощью таких аппаратов можно ювелирно сваривать очень тонкий металл. Получили широкое применение при ремонте автомобилей. Недостатки. Необходимо использовать газовый баллон, требующий постоянной заправки. Вывод. Широко применяются в мастерских автосервиса. В отличие от газовой сварки, не снижают прочность и коррозионную стойкость при кузовных работах. Полученный сварной шов не нуждается в очистке от флюса и окалины.
Глава 13. Сварочные аппараты промышленного производства
341
Продолжение табл. 13.1
Тип аппарата Принцип действия Выводы и рекомендации
Аппараты для аргонодуговой сварки, использующие вольфрамовые неплавящиеся электрод, а в качестве защитного газа — аргон (чаще) или гелий. При сварке обычно (но не обязательно) используется присадочная проволока. Аргонодуговые установки работают на постоянном, переменном или импульсном токе. Сваривание осуществляется вольфрамовым неплавящимся электродом, а в качестве защищающей газовой среды используется аргон или гелий. Предназначен для сварки деталей из обычных и нержавеющих сталей, алюминия, меди, латуни, титана, сплавов магния. Достоинство. Исключительно высокое качество сварочного шва. Недостатки Настройка сварочного процесса достаточно сложна и требует высокой квалификации сварщика. Вывод. Если вы имеете опыт сварочных работ, планируете сваривать детали из алюминия, меди, латуни, титана, сплавов магния и т. д., то смело приобретайте аргонодуговой сварочный аппарат.
Сварочные агрегаты, представляющие собой сварочный аппарат с автономным питанием. Сложные электромеханические устройства, объединяющие на общей базе двигатель внутреннего сгорания с необходимыми системами обеспечения его работы и мощный генератор со своими электронными системами и приборами контроля.Механическая энергия вращения коленчатого вала двигателя преобразуется генератором в электрический ток с последующим выпрямлением с показателями, поддерживающими устойчивое горение сварочной дуги. Достоинства. Аппарат можно использовать в тех местах, куда электричество еще не проведено. Высокое качество сварки. Недостатки: чрезвычайная громоздкость, большой вес и трудности в обслуживании. Вывод. Спрос на сварочные генераторы, применяемые в быту, невысок, и используют их весьма ограниченно.
Рассмотрим основные виды имеемых в продаже сварочных аппаратов
для широкого круга пользователей, в том числе любителей. Для примера
взята продукция фирмы HELVI, одого из мировых лидеров в производ-
стве сварочного оборудования. Более подробно о нем можно прочитать
на сайте http://www.helvi.ru/, который очень понравился автору книги.
13.2. Инверторы
Сварочные инверторы созданы для работы с нестабильным напряже-
нием питания. Инверторы очень просты в применении с самого начала
работы, гарантируют хорошую сварку со всеми типами электродов
(рутиловыми, стандартными, из нержавеющей стали и другими) благо-
даря высокой стабильности сварочного тока. Многие аппараты обору-
дованы защитой от скачков напряжения и перегрева, автоматическим
стабилизатором мощности и «горячим стартом».
Справочник сварщика для любителей и не только...
SOLUTION 2000,2500,3100,3300 идеально
подходят для любительской и непрофес-
сиональной сварки, а аппараты 3100/3300 —
для небольших мастерских и сварки легких
конструкций.
SOLUTION 3500,4000 идеально подходят для неболь-
ших мастерских и сварки легких конструкций, а также
для случаев, когда большой объем работ при том, что
напряжение питания нестабильно, и важны вес и раз-
меры аппарата.
GLOBUS 2500, 3100, 3300. Сварочные инверторы созданы с акцен-
том йа надежность и дизайн. Очень просты в обращении и гарантируют
хорошую сварку всеми типами электродов (рутиловыми, стандартными,
из нержавеющей стали и другими). Оснащены из соображений запаса
мощности, предохранения от перегрева и прилипания электрода. В
качестве источников тока все модели могут использовать генераторы и
линии электропередачи. Аппараты идеально подходят для небольших
мастерских, сварки легких конструкций, ремонтных работ.
GLOBUS 3500, 4000
Сварочные инверторы созданы с акцентом на надежность и дизайн.
Очень просты в обращении и гарантируют хорошую сварку всеми
типами электродов (рутиловыми, стандартными, из
нержавеющей стали и другими). Оснащены из сообра-
жений запаса мощности, предохранения от перегрева
и прилипания электрода. В качестве источников тока
все модели могут использовать генераторы и линии
электропередачи. Аппараты идеально подходят для
небольших мастерских, сварки легких конструкций,
ремонтных работ.
GLOBUS 5000, 6000. Сварочные инверторы созданы для работы с
нестабильными источниками питания, такими как генераторы и линии
электропередачи. Работают с широким диапазоном токов и при высо-
кой нагрузке. Гарантируют хорошую сварку всеми типами электродов
Глава 13. Сварочные аппараты промышленного производства
343
(рутиловыми, стандартными, из нержавеющей
стали и другими). Оснащены из соображений
запаса мощности, предохранения от перегрева
и прилипания электрода. В качестве источни-
ков тока все модели могут использовать гене-
раторы и линии электропередачи. Аппараты
имеют переключатель TIG/MMA и с дополни-
тельными приспособлениями могут использо-
ваться для сварки в среде инертного газа. Мощный вентилятор позво-
ляет использовать аппараты для сварки тяжелых конструкций, в про-
мышленных условиях и при большой нагрузке. Модель GLOBUS 150
DUAL может работать при двух напряжениях питания, а именно 110 В и
230 В, которые выбираются автоматически.
GLOBUS 150,150 DUAL, 170. В качестве источников тока все модели
могут использовать генераторы и линии электропередачи. Аппараты
имеют переключатель TIG/MMA и с дополнительными приспособлени-
ями могут использоваться для сварки в среде
инертного газа. Мощный вентилятор позво-
ляет использовать аппараты для сварки тяже-
лых конструкций, в промышленных условиях
и при большой нагрузке. Модель GLOBUS
150 DUAL может работать при двух напря-
жениях питания, а именно 110 В и 230 В,
которые выбираются автоматически.
GLOBUS 200, 210. Аппараты имеют переключатель TIG/MMA и с
дополнительными приспособлениями могут использоваться для сварки
в среде инертного газа. Мощный вентилятор позволяет использовать
аппараты для сварки тяжелых конструкций, в промышленных условиях
и при большой нагрузке. Модели GLOBUS
210 и 270 могут регулировать режим подачи
газа при сварке с использованием инертного
газа. У модели GLOBUS 210 ток может регу-
лироваться дистанционно. Модель GLOBUS
200С имеет переключатель TIG/STICK, кото-
рый делает аппарат идеальным при исполь-
зовании в режиме сварки с использованием
инертного газа.
344
Справочник сварщика для любителей и не только...
Технические характеристики сварочных инверторов - ~ Таблица 13.2
N ‘ЫГвХИНОНЕИОби Vox | 99805827 | | 99805828 | | 99805866 | | 99805828 | | 99805849 | | 99805850 | | 99805838 | | 99805852 | | 99805859 | | 99805840 | | 99805841 | | 99805840 | | 99805841 | | 99805822 | | 99805851 | | 99805823 | | 99805842 | | 99805843 | | 99805860 | | 99805845 |
jx ‘зад in co" in co" co" J- in" in in" co" o> co' СП in CD in CD_ co in co £ co CD Oi
ии ‘ихаохвиЛ rsdawEBd I 345 X 150x245 I 345x150x245 | 345x 150x245 | 390x170x230 | 435x 180x310 | 435x180x310 | 355x 180x275 355x 180x275 in CM X О CO о о | 400x 180x275 in CM X о co X о о | 400 x 180x275 | 400x180x275 I 445x 195x365 | 445 x 195 x 365 I 445x 195x365 | 550x215x395 I 550x215x395 | 400x180x275 | 500x250x500
ИИ ‘Hdensed ei4Hxndegej | 258 x 118 x 205 | 258x 118x205 | 258x118x205 | 310x 125x205 | 325x133x280 | 325x 133x280 | 260x 130x235 | 260x 130x235 I 325x 130x235 | 325x 130x235 I 325x 130x235 | 325x130x235 | 325x130x235 | 360x155x320 | 325x130x235 | 360x 155x320 | 460x 175x345 | 460x 175x345 | 325x130x235 | 420x200x450
HiMtneE янэиэхэ CM cm CM CL cm CM CL CM CL CM CL cm см CM CL см cm cm CM CM CM CM CM CM CL CM CM CL CM CM см CM co CM
ииТишоеи ooeioi X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
ии dieneuW ‘ratfodixeue CM I CD 1,6-2,5 1,6-3,25 1,6-3,25 1,6-3,25 1,6-4 ID CM co" I CD 1,6-3,25 1,6-3,25 ' 1,6-3,25 1,6—4 1,6-3,25 V-94 1,6-3,25 1.6-2,5 1,6-4 1,6-4 1,6-4 1,6-3,25 1,6—4
V ‘»ох HMhoged о in I £ о co 60 % - 60 | о I £ о CD о co I £ о CD 60 %-105 | in 7 £ о CD 60 % - 60 | о 1 <£ о CD о co I <£ о CD 60 %-105 | in 7 о CD | 60 %-105 | 60%—115 | 100%-110 | О 7 о in 7 о о | 100 %-140 | о 7 £ о о 60 %-100 | о 7 о о
о co I £ о CM 20 %-105 15 %-120 25 %-130 35 %-140 35 %-160 | о I £ о CM 15 %-120 | 25 %-130 35 %-140 30%—160 | 35%—140 | 30 %-160 о I £ о CD 40 %-110 50 %-160 | 50 %-180 | о со I £ о ш 35 %-130 | о со I £ о
V *ВКО± HOEBUBUtf 25-80 | 30-105 | cm 7 о co 30-140 | 22-140 | 25-160 | 30-105 | 30-120 | о 7 о co 22-140 | 25-160 | 22-140 | 25-160 | 15-140 | 5-110 | 15-160 | 5-180 | 5-180 | 22-130 | о со 7 ш
д‘nxsAdjeH teg еинажкЦиен о co о co о co о co о CO о CO о co о co о co о co § s о CO о o> СП о СП о co S о UD
V'8* — % 09 ‘чхэонПтон KenoBugadxoLj co cm" in cm" co co co" co co cm' co co co in co" co co" in co co co" CD_ Г- ш_ in
(4dl) 'винехии ewHexBdueH 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В 50/60 Гц | 230 В I 115 В I 230 В I 230 В 50/60 Гц I 230 В 50/60 Гц I 230 В 50/60 Гц I 230 В 50/60 Гц |
Характеристики | SOLUTION 2000 | | SOLUTION 2500 | | SOLUTION 3100 | | SOLUTION 3300 | | SOLUTION 3500 | | SOLUTION 4000 | | GLOBUS 2500 | I GLOBUS 3100 I | GLOBUS 3300 | | GLOBUS 3500 | | GLOBUS 4000 | | GLOBUS 5000 | I GLOBUS 6000 I I GLOBUS 150 I I GLOBUS 150 DUAL I I GLOBUS 17 I I GLOBUS 200 1 GLOBUS 210 GLOBUS 130 С I | COMPACT 210AC/DC
Глава 13. Сварочные аппараты промышленного производства
345
COMPACT 210 ACDC. Это однофазный свароч-
ный инвертор создан для обеспечения прекрас-
ного качества сварки и простоты использования, в
том числе при сварке в среде инертного газа при
переменном и постоянном токе, а также с любыми
типами покрытых электродов. Согласование пара-
метров максимально автоматизировано. Аппарат
идеален для использования в промышленности.
Основные технические характеристики сварочных инверторов при-
ведены в табл. 13.2.
13.3. Сварочные полуавтоматы
READY MIG 95, 100, 110
Однофазные портативные полуавтоматы
для сварки без использования защитного
газа. Модель READY MIG 110 оборудована
вентилятором охлаждения. Укомплектованы
всем необходимым для начала работы.
Держатель катушки приспособлен для кату-
шек с проволокой весом до 1 кг.
MINIMIG 156 GAS-NO GAS / PANTHER 172 GAS-NO GAS
Однофазные портативные полуавтоматы с вентиляторами охлажде-
ния. При подключении с обратной полярностью можно работать без
защитного газа. Удобны в использо-
вании при сварке без защитного газа
и регулятора давления. Модель 152
оборудована колесами. Держатель
катушки приспособлен для кату-
шек с проволокой весом от 1 до 5 кг.
Укомплектованы всем необходимым
для начала работы.
346
Справочник сварщика для любителей и не только...
Технические характеристики сварочных полуавтоматов Таблица 13.3
PANTHER 172 GAS-NO GAS 230 В 50/60 Гц 04 17-33 30-165 20 %-145 | со СО I о4 О CD со 0,6-1,2 X IP21 680 х 350 х 470 565 х 320 х 400 СО со 99405009
MINIMIG 156 GAS-NO GAS 230 В 50/60 Гц со с\Г 21-34 30-145 12 %-145 О I О со 0,6-1,2 X IP21 600 х 365 х 500 660x290x410 о со 99405012
READY MIG 110 NO GAS 230 В 50/60 Гц ч 17-27 В DC 30-105 12 %-100 1 04 СО о" X IP21 380 х 175x350 485x210x325 21,5 99405015
READY MIG 100 NO GAS 230 В 50/60 Гц Ч 17-26 В DC* 25-95 , 12 %-80 I 04 1 xP 0х О О 04 0,8 X IP21 380 х 175x350 485x210x325 21,2 о о ю о о СП
READY MIG 95 NO GAS 230 В 50/60 Гц Ч 18-28 В АС* о о I о со 15 %-80 I 1 04 8‘0 X IP21 380 х 175x350 485x210x325 18,5 99405013
Характеристики Напряжение питания, (Iph) Потребляемая мощность, 60 % — кВ А Напряжение без нагрузки, В Диапазон тока, А Рабочий ток, А Количество регулировок Флюсовая проволока Класс изоляции Степень защиты Габаритные размеры, мм Размеры упаковки, мм Вес, кг Код производителя
В АС—напряжение переменного тока, В DC—напряжение постоянного тока
Глава 13. Сварочные аппараты промышленного производства
347
MONOMIG 162, 182 (GAS-NOGAS)
Однофазные передвижные полуавтоматы. При подключении с обрат-
ной полярностью можно работать без защитного газа. Модель 182 обо-
рудована таймером для точечной сварки.
Подходят для сварки тонких металличе-
ских листов и для ремонта кузовов авто-
мобилей. Держатель катушки приспосо-
блен для катушек с проволокой весом от
5 до 15 кг. Укомплектованы регулятором
давления, газовым шлангом, кабелем
заземления.
Основные технические характеристики сварочных полуавтоматов
приведены в табл. 13.3.
13.4. Сварочные трансформаторы
для сварки электродом
MINI ARC 100, JET120N, 155N
Однофазные портативные свароч-
ные трансформаторы. Плавная регу-
лировка тока. Защита от перегрузки.
Укомплектованы аксессуарами.
UTIL170N, NOVA190N
Однофазные портативные сва-
рочные трансформаторы. Плавная
регулировка тока. Защита от пере-
грузки. Укомплектованы аксессуа-
рами.
348
Справочник сварщика для любителей и не только...
Технические характеристики сварочных трансформаторов для сварки электродом Таблица 13.4
NOVA242T 230/400 В 50/60 Гц 4,4 48-66 40-190,30-160 I 1,6-41,6-3,25 х ' IP21 | 500x255x350 | 540 х 280 х 370 2^ 99200024 |
NOVA 191N 230/400 В 50/60 Гц со 35-170 1,6-4 X ; IP21 | 500x255x350 | 540 х 280 х 370 ZL? 99200081
NOVA190N 230/400 В 50/60 Гц хГ со о 7 о со 1,6-4 X IP21 | 410x255x315 | 485 х 280 х 330 со 99200078
UTIL170N 230/400 В 50/60 Гц 3,2 со 35-135 1,6-3,25 X IP21 410x255x315 485 х 280 х 330 СО LO 99200077
JET155N 230 В 50/60 Гц со 5 35-135 | 1,6-3,25 X IP21 | | 370x215x290 | 445 х 245 х 320 I 11? 1 99200076
JET120N 230 В 50/60 Гц 2,6 СО о о 7 о со 1,6-2,5 X IP21 370x215x290 445 х 245 х 320 СО 99200075
MINI ARC 100 230 В 50/60 Гц 2,4 со 55-85 | 2-2,5 X IP21 270x175x275 | 395x210x240 £ СО СМ О О О СМ СП СП
Характеристики Напряжение питания,(1 ph) Потребляемая мощность, 60%-кВ-А Напряжение без нагрузки, В I Диапазон тока, А Электроды, диаметр, мм I Класс изоляции Степень защиты I I Габаритные размеры, мм | Размеры упаковки, мм I Вес, кг Код производителя
Глава 13. Сварочные аппараты промышленного производства
349
NOVA 191N, 242Т
Однофазные портативные сварочные
трансформаторы с вентиляторами. Плавная
регулировка тока. Защита от перегрузки.
NOVA 242Т также может использоваться для
сварки стандартными электродами при пере-
менном токе.
Основные технические характеристики сварочных трансформаторов
для сварки электродом приведены в табл. 13.4.
UNIVERSAL 235, 280, 330, 400, 430
Трехфазные передвижные сварочные трансформа-
торы постоянного тока с вентиляторами для исполь-
зования со всеми типами электродов. Плавная регули-
ровка сварочного тока с помощью магнитного шунта.
Основные технические характеристики сварочных
трансформаторов для сварки электродом UNIVERSAL
приведены в табл. 13.5.
Технические характеристики сварочных трансформаторов
для сварки электродом UNIVERSAL
Таблица 13.5
Характеристики UNIVERSAL 235 UNIVERSAL 280 UNIVERSAL 330 UNIVERSAL 400 UNIVERSAL 430
Напряжение питания, (1 ph) 230/400 В 50/60 Гц 230/400 В 50/60 Гц 230/400 В 50/60 Гц 230/400 В 50/60 Гц 230/400 В 50/60 Гц
Потребляемая мощность, 60 % — кВА 10,8 13,2 16,5 21 23
Напряжение без нагрузки, В 59—66 59-66 59—68 66-73 70—76
Диапазон тока, А 35—220 40-260 50-320 70-370 55—400
Рабочий ток, А 35 % — 220 35 % - 260 35 % — 320 35 % - 370 35 % - 400
60 % —168 60 % - 200 60 % — 245 60 % - 280 60 % — 305
Электроды, диаметр, мм 1,6-5 1,6—5 2—6 2—6 2-6
Класс изоляции Н Н Н Н Н
Степень защиты IP21 IP21 IP21 IP21 IP21
Габаритные размеры, мм 815x496x570 1000x520x595 1000x520x595 1000x520x595 1000x520x595
Размеры упаковки, мм 800 х 395 х 490 920x410x550 920x410x550 920x410x550 920x410x550
Вес, кг 75 89 100 115 124
Код производителя 99215017 99215014 99215015 99215011 99215018
14
ВЫБОР ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОГО АППАРАТА
ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЬСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Постановка задачи
В последнее время в продаже можно найти много разновидностей
бытовых сварочных аппаратов. Они легки в транспортировке, и овла-
деть ими настолько просто, что сделать это сможет любой желающий.
Среди сварочных аппаратов для любителей наиболее популярна ручная
дуговая сварка. Поскольку сварочный аппарат необходим для бытовых
нужд, рекомендуется ограничить выбор компактными переносными
моделями, которыми можно пользоваться в квартире, гараже или на
даче. Но выбор сделать не так просто. Поэтому в этом вопросе нужно
разобраться детально, а потом уже делать покупку..
Методика выбора сварочного аппарата
Ознакомившись с особенностями разных типов сварочных аппара-
тов, можно приступать к выбору необходимого агрегата. Предлагается
следующая методика выбора сварочного аппарата. Сначала следует
ответить на поставленные вопросы, а после этого отдать предпочтение
тому или иному образцу.
Вопрос № 1. К какой сети будет подключен аппарат?
Выбор начинается с уточнения электропитания на объекте: однофаз-
ное 220 В или трехфазное 380 В. Для домашнего использования больше
подходит аппарат с однофазным питанием 220—240 В. Если в мастер-
ской есть трехфазный ток, можно приобрести аппарат с унифицирован-
ным питанием 220/380 В или от трехфазной сети 380 В. Если предпола-
Глава 14. Выбор электросварочного аппарата для любительского использования 351
®. гается работать без подключения к сети, необходимо использовать сва-
рочный агрегат (генератор).
РЯ Внимание.
; яКЛ Необходимо определить допустимую мощность сварочного
аппарата для данной электропроводки. Для этого нужно
напряжение сети умножить на максимальное значение тока,
указанное на автомате вводного щитка.
i Вопрос № 2. Какие именно материалы требуется сваривать?
1 Общие рекомендации по выбору типа сварки в зависимости от типа
• металла предствалены в табл. 14.1, а конкретизируются рекомендации в
№ табл. 14.2.
Рекомендации по выбору типа сварки в зависимости от типа металла Таблица 14.1
Вид сварки Что можно варить
Сварочный трансформатор Черный металл
Сварочный выпрямитель Чугун или цветные металлы
Сварочный полуавтомат Работа связана с автомобилем или если к коррозионной стойкости швов предъявляются повышенные требования
Использование сварочных процессов для различных металлов Таблица 14.2
Тип металла / усл. сварки плавящимся электродом полу автом этическая аргонодуговая
перем, ток пост, ток перем.ток пост, ток перем, ток пост, ток
Алюминий нельзя нельзя можно можно можно нельзя
Магний нельзя нельзя нельзя нельзя можно можно
Медь нельзя нельзя можно можно нельзя можно
Нерж, сталь нельзя можно можно можно нельзя можно
Сталь можно можно можно можно нельзя можно
Титан нельзя нельзя можно можно нельзя можно
Чугун нельзя можно нельзя нельзя нельзя нельзя
Вопрос № 3. Металл какой толщины нужно сварить и какого качест-
ва нужно получить шов?
От заданной толщины металла напрямую зависит необходимая сила
сварочного тока, мощность сварочного аппарата и его цена. Силу тока
определяют многие факторы:
♦ диаметр электрода,
♦ толщина свариваемого металла;
♦ положение, в котором выполняется сварка;
Справочник сварщика для любителей и не только...
♦ вид соединения;
♦ форма кромок;
♦ другие условия сварки.
Правило.
Чем больше выходной ток и напряжение, тем на большее спосо-
бен сварочный аппарат, тем толще металл можно сваривать
или быстрее работать.
Внимание.
Никогда нельзя выбирать аппарат исходя только из максимального
значения выходного тока. Чем выше ток, тем больше нагреваются
обмотки, тем раньше сработает термостат. Таким образом вы
уменьшите ресурс работы вашего сварочного аппарата.
Величину необходимого сварочного тока можно точно определить из
-рабочих таблиц, которые есть в технической документации аппарата. Но
примерное соотношение диаметра электрода, толщины свариваемого
металла и значения необходимой величины тока приведено в табл. 14.3.
Соотношение диаметра электрода, толщины свариваемых деталей
и значения необходимой величины тока Таблица 14.3
Диаметр электрода, мм Толщина металла, мм Необходимый сварочный ток, А
1,6 < 1—1,9 25-50
2 2—2,5 40—80
2,5 2,5—3 60-100
3 3,1-4 80-160
4 4,1—6 120—200
5 6,1-9,9 180-250
6 10-24 220-320
7-8 25—60 300—400
Опытные сварщики необходимую силу тока определяют эксперимен-
тальным путем по устойчивости горения дуги.
Совет.
Если практических навыков определения необходимой силы
тока еще нет, воспользуйтесь формулами:
I = 30xD — для электродов диаметром менее 3 мм;
1= (20 + 6D)*D — для электродов диаметром более 3 мм.
Глава 14. Выбор электросварочного аппарата для любительского использования 353
Правило.
Для сварки потолочных швов сила тока должна быть на
10—20 % меньше, чем при нижнем положении шва. Глубина
провара при сварке переменным током на 15—20 % меньше,
чем при сварке постоянным током. При сварке постоянным
током с обратной полярностью, когда катод и анод меняются
местами, глубина провара увеличивается до 40 %.
Поэтому необходимо определиться, на каком рабочем токе обычно
необходимо варить и выберите сварочный аппарат с запасом 20—30 %.
Оптимальные режимы сварки представлены в табл. 14.4.
Оптимальные режимы сварки
Таблица 14.4
Виды электродуговой сварки Толщина металла, мм
1,6 2,4 3,2 6,4 12,8
штучным электродом 20-45 40-90 80—130 250-350 >300
Ручная ' " аргонодуговая 55-90 90—120 95—120 245-330 300—440
в среде защитного газа 5. 100-125 125-145 140—150 180-190 >300
Полуавтомат X порошковой проволокой н Не прим. 110-125 140—155 170—190 430-470
Принято такое разделение сварочных аппаратов по току:
♦ свыше 300 А — профессиональные;
♦ 200 —300 А — полупрофессиональные;
♦ 140—200 А — любительские (при 20 %-ном рабочем цикле).
Вопрос № 4. Насколько длительными ожидаются сварочные работы?
Если планируются продолжительные работы, стоит приобретать сва-
рочный аппарат с запасом мощности. В противном случае придется экс-
плуатировать его:
♦ долгое время на пиковых нагрузках;
♦ с двойным охлаждением;
♦ с другими особенностями, позволяющими выполнить поставлен-
ную задачу.
Совет.
Можно выбрать аппарат с оптимальными цифровыми пара-
метрами, но у которого обмотки выполнены из меди. Он обой-
дется немного дороже, чем его аналог с алюминиевыми обмот-
ками, но нагреваться при тех же нагрузках будет слабее.
354
Справочник сварщика для любителей и не только...
Вопрос № 5. Какова необходима максимальная длина сварочного шва?
Длину сварочного шва определяет продолжительность включения
источника питания. Т.е. необходимо обращать внимание на величину
цикла работы (%). Одни производители стремятся снизить цену про-
дукта и снижают цикл работы.
В Примечание.
Для импортных сварочных аппаратов цикл работы указыва-
ется в процентах от 10 мин. (30 % — значит 3 мин. работа,
7 мин. отдых при 20 °C), для отечественных сварочных аппара-
тов — от 5 мин.
&
Пример.
Сварочный аппарат, рассчитанный на 100-амперный ток при
шестидесяти процентном рабочем цикле, должен обеспечи-
вать 100 А в течение не более 6 минут из каждых 10 минут
эксплуатации. Остальные 4 минуты отведены на режим холос-
того тока, при котором аппарат отдыхает.
Самое оптимальное значение цикла работы составляет:
♦ 15—20 % для домашнего использования ;
♦ 60—70 % для профессионального использования.
Вопрос № 6. Какой вес аппарата приемлем?
Если планируется частое перемещение сварочного аппарата, работы
на высоте, целесообразнее остановиться на небольших и легких.
Дополнительные приспособления
После выбора и приобретения сварочного аппарата предстоит еще
докупить необходимые предметы:
♦ электрододержатель;
♦ защитный щиток или маску;
♦ специальные варежки или полный костюм сварщика;
♦ электроды или проволоку для полуавтомата;
♦ ряд других аксессуаров и расходных материалов.
15
ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЗОПАСНОГО
РАБОЧЕГО МЕСТА СВАРЩИКА
Q
Примечание.
Глава написана ведущим и авторитетным специалистом
электродуговой сварки Володиным Валентином. За полезные
советы и важные рекомендации ему огромное спасибо. Советую
приобрести его новую книгу «Современные сварочные аппа-
раты своими руками», вышедшую в нашем издательстве
«Наука и Техника» в 2008 году. Ее можно приобрести в книжных
магазинах вашего города. Можете также ознакомится с ней и
заказать через наш сайт www.nit.com.ru. Пришлем.
15.1. Основные вредные факторы
электросварки
Никто не может запретить самодеятельным мастерам производить
сварочные работы на даче, в мастерской или на приусадебном участке.
Внимание.
Помните, что в отличие от производства, где безопасность
сварочных работ контролируют соответствующие службы, в
быту самодеятельный мастер несет полную ответственность
за безопасность этих работ для окружающих и себя самого!
Ручная электродуговая сварка сопряжена с многими вредными
факторами. Их игнорирование может привести к кратковре-
356
Справочник сварщика для любителей и не только...
менной или длительной потере здоровья, трудоспособности и
даже к смерти!
Перечислю основные вредные факторы, связанные с электродуговой
сваркой.
Фактор 1. Мощное световое излучение электрической дуги в види-
мом, а также в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.
Фактор 2. Загрязнение воздуха газами, большинство из которых явля-
ются вредными для здоровья, а также загрязнение пылью, состоящей из
продуктов горения обмазки и металла.
Фактор 3. Наличие расплавленного металла в зоне сварки, а также
брызг расплавленного металла, которые разлетаются вокруг.
Фактор 4. Напряжение холостого хода на сварочном электроде, а
также высокое сетевое напряжение, питающее сварочный источник.
Рассмотрим меры, которые необходимо принимать для защиты от
всех вышеуказанных вредных факторов.
15.2. Защита глаз при дуговой сварке
Почему нужна защита глаз при электросварке
Мощное световое излучение дуги может привести к поражению сет-
чатки глаза, с последующим ухудшением зрения, к ожогам незащищен-
ных участков кожи. Длительное и интенсивное воздействие ультрафио-
летовых лучей, выделяемых электрической дугой на хрусталик глаза,
способно вызвать его помутнение с последующей катарактой.
И Примечание.
Повреждение глаз световым и ультрафиолетовым излучением
дуги, а также брызгами расплавленного металла составляет
почти половину общего количества травм, связанных с элек-
тродуговой сваркой и резкой металлов. При этом только чет-
верть случаев приходятся на самих сварщиков, а остальная
часть приходится на окружающих место сварки людей!
Для защиты окружающих от вредного действия излучения сварочной
дуги рабочее место сварщика должно быть ограждено несгораемыми
15. Организация безопасного рабочего места сварщика
357
экранами. Экраны и оборудование следует окрашивать в светлые тона
с рассеянным отражением света, для ослабления контраста между ярко-
стью дуги и окружающими поверхностями.
Совет.
ы Свободная площадь огражденного места должна быть не менее
3 м2.
Применение традиционного защитного оборудования
Для защиты лица и глаз сварщика от светового излучения и брызг
расплавленного металла используются сварочные щитки (рис. 15.1. а)
[ и маски (рис. 15.1. б), которые обычно выполнены из электрокартона,
[ фибры, фторопласта или другого подходящего материала.
Для наблюдения за процессом сварки в маске проделано специальное
| смотровое отверстие, в которое вставляют защитный светофильтр. Этот
| фильтр поглощает:
♦ ультрафиолетовые лучи;
♦ значительную часть свето-
I вых и инфракрасных лучей.
К Перед светофильтром уста-
i навливается обычное стекло,
к которое защищает его от брызг и
Екапель расплавленного металла.
Ь- В табл. 15.1 перечислены
светофильтры, рекомендуемые
[ГОСТ 12.4.080-79 для защиты от
излучения дуги.
Рис. 15.1. Защитные приспособления:
а — сварочный щиток; б — сварочная маска
| Руководящий документ, дей-
ствующий уже почти 30 лет,
ВОСТ 12.4.080-79 регламенти-
рует:
Ь ♦ уровень допустимого пропускания в ультрафиолетовой области,
при длине волны л. = 0,32 мкм, — не более 0,0001 % для всех номе-
ров светофильтров С1 —С13:
I ♦ уровень допустимого пропускания в инфракрасной области, при
в длине волны л = 1 мкм, — не более 0,1%.
Справочник сварщика для любителей и не только...
Светофильтры, рекомендуемые ГОСТ 12.4.080-79для защиты
от излучения дуги при различных видах сварки Таблица 15.1
Сила тока, А Обозначение светофильтра
Ручная дуговая сварка штучными электродами, ММА
15-30 С-3
30-60 С-4
60—150 С-5
150-275 С-6
275-350 С-7
350—600 С-8
600-700 С-9
700-900 С-10
Свыше 900 С-11
Аргоно-дуговая вольфрамовым электродом, TIG
10-15 С-3
15—20 С-4
20—40 С-5
40—80 С-6
80-100 С-7
100-175 С-8
175-275 С-9
275—300 С-10
300—400 С-11
400—600 С-12
Свыше 600 С-13
Полуавтоматическая сварка в среде СО2, MAG
30-60 С-1
60-100 С-2
100-150 С-3
150-175 С-4
175—300 С-5
300—400 С-6
400—600 С-7
600—700 С-8
. 700—900 С-9
Полуавтоматическая сварка в защитном газе, MIG
15—30 С-3
_ 30—50 С-4
50—90 С-5 '
90—150 С-6 .
150—275 С-7 .
275—350 С-8
350—600 С-9
600—800 С-10
Свыше 800 С-11 ,
15. Организация безопасного рабочего места сварщика
359
Защитные сварочные маски нового поколения «Хамелеон»
В последнее время на рынке появились маски различных произво-
дителей, которые получили в народе название «Хамелеон» (рис. 15.2).
Защитное стекло такой маски содержит светофильтр с жидкокристал-
лическим затвором.
Фильтр прозрачен в обычных усло-
виях и мгновенно темнеет при возник-
новении излучения электрической дуги.
Светофильтр обеспечивает поглощение
и отражение вредного для глаз излуче-
ния в ультрафиолетовой и инфракрас-
ной областях излучения дуги.
Эти маски выпускаются в соответ-
ствии с недавно разработанным меж-
дународным стандартом DIN 7-13,
который отличается ГОСТ 12.4.080-79
и регламентирует более жесткие требо-
вания к коэффициентам пропускания
в ультрафиолетовой и в инфракрасной
областях.
Рис. 15.2. Сварочная маска
«Хамелеон»
Стандарт DIN 7-13 устанавливает пороговое значение коэффициента
пропускания:
♦ в инфракрасной области области (Z. = 0,78—1,4 мкм) — не более
10‘2 %;
♦ в ультрафиолетовой области (л. = 0,212—0,365 мкм) — не более 10-5 %.
В табл. 15.2 перечислены светофильтры, рекомендуемые DIN 7-13
для защиты от излучения дуги при различных видах сварки.
Светофильтры с ЖК затвором могут иметь как фиксированное, так и
регулируемое затемнение.
Первая помощь
При электроофтальмии (поймал «зайчика») на глаза пострадав-
шего следует положить вату, смоченную в холодной воде, а лучше в
слабом растворе питьевой соды или 2%-ном растворе борной кислоты.
Пострадавшего желательно перевести в темное помещение.
360
Справочник сварщика для любителей и не только...
Светофильтры, рекомендуемые DIN 7-13 для защиты от излучения дуги
при различных видах сварки Таблица 15.2
Сила тока, А Уровень затемнения
Ручная дуговая сварка штучными электродами, ММ А
Менее 40 9
40-80 10
80-175 11
175-300 12
300-500 13
Аргоно-дуговая вольфрамовым электродом, TIG
Менее 50 10
50-100 11
100—200 12
200-400 13
Полуавтоматическая сварка в защитном газе, MIG
Менее 100 10
100-175 11
175-300 12
300—500 13
Воздушно-плазмеиная резка
Менее 50 11
50-200 12
200-400 13
15.3. Вентиляция рабочего места сварщика
Способы вентиляции рабочего места сварщика
Если сварочные работы производятся на открытом воздухе, то
обычно достаточно естетвенной вентиляции рабочего места.
Если сварочные работы производятся в помещении (рис. 15.3), то
могут использоваться:
♦ общеобменная вентиляция, когда загазованный воздух удаляется
из всего помещений;
♦ местная вытяжная вентиляция, когда вредный вещества удаляются
непосредственно из мест их выделения и не распространяются по
помещению.
Первая помощь
При отравлении газами (например, окисью углерода, углекислым
газом, окислами азота) первая помощь пострадавшему заключается в
15. Организация безопасного рабочего места сварщика
361
Рис. 15.3. Способы вентиляции рабочего места сварщика:
а — сварка на стационарном посту; б — сварка в замкнутом пространстве
удалении его из загазованного помещения. Затем пострадавшего необ-
ходимо уложить, расстегнуть стесняющую одежду, дать понюхать наша-
тырный спирт, согреть, если холодно, при необходимости сделать искус-
ственное дыхание.
15.4. Защита от брызг металла и теплового
действия тока
Необходимые меры безопасности
При сварке всегда летят раскаленные искры и брызги металла, кото-
te, попадая на воспламеняющиеся материалы, могут вызвать пожар.
Внимание.
В радиусе 5 м от места сварки нужно удалить все воспламеня-
ющиеся материалы: доски, стружку, бумагу, паклю, деревянные
настилы и т. п. Если по какой-то причине это невозможно сде-
лать, то необходимо оградить пожароопасные места защит-
ными экранами из несгораемого материала: железа, асбеста,
стеклотекстолита.
362
Справочник сварщика для любителей и не только...
Кроме этого для быстрой ликвидации возможного пожара вблизи
места сварки должны находиться первичные средства пожаротушения:
♦ бочка с водой и ведро;
♦ ящик с песком и лопата;
♦ ручной огнетушитель.
Внимание.
Если недалеко от места сварки расположены емкости с легко
воспламеняемой и взрывоопасной жидкостью, то место сварки
должно быть удалено от них на расстояние не менее 10 м.
Внимание.
Сварочный источник должен быть установлен или огражден
таким образом, чтобы исключалось попадание брызг металла
ему внутрь.
Особенности подключения обратного провода
Сварка должна проводится с применением двух проводов. В качестве
обратного провода, соединяющего сварочные изделия с источником
сварочного тока, можно использовать:
♦ стальные, алюминиевые или медные шины любого профиля;
♦ сварочные плиты;
♦ саму сварочную конструкцию.
Последнее возможно только при следующих условиях:
♦ металлоконструкция не находится под давлением;
♦ металлоконструкция не содержит воспламеняющихся или взрыво-
опасных веществ;
♦ сечение проводящих элементов металлоконструкции достаточно
для того, чтобы обеспечить безопасное по условиям нагрева про-
текание сварочного тока.
Внимание.
Запрещается использование в качестве обратного провода
сети заземления или зануления металлических конструкций
зданий и оборудования.
15. Организация безопасного рабочего места сварщика
363
Внимание.
Холодные скрутки сварочных концов недопустимы, т. к. из-за
высокого переходного сопротивления они могут нагреваться до
очень высокой температуры, достаточной для воспламенения
сгораемых материалов.
Меры безопасности
Брызги раскаленного металла при попадании на незащищенную
поверхность тела могут вызвать весьма тяжелый ожог.
Совет.
Для предохранения от ожогов сварщик должен работать в бре-
зентовой спецодежде и рукавицах, головном уборе, сапогах или
ботинках.
Особенно опасно попадание капель расплавленного металла в кар-
маны куртки, рукава, сапоги, складки одежды и т. п.
Совет.
Для предотвращения вероятности попадания капель расплавлен-
ного металла в карманы куртки, рукава, сапоги, складки одежды
следует принимать меры. Брюки не советую заправлять в сапоги.
А куртку следует надевать навыпуск, карманы застегивать. При
сварке потолочных и вертикальных швов следует надевать бре-
зентовые нарукавники и завязывать их у кистей рук.
Следует помнить, что проведение сварочных работ недопустимо при неис-
правном оборудовании или когда одежда и рукавицы имеют следы масла.
Первая помощь
При загорании на человеке одежды, нужно набросить на него брезент
или любую находящуюся под рукой тряпку и прижать к телу. Вывести
пострадавшего на свежий воздух.
364
Справочник сварщика для любителей и не только...
15.5. Электробезопасность
Внимание.
Не допускается непосредственное питание сварочной дуги от
силовой, осветительной и контактной сети.
Меры безопасности при особых условиях сварки
Согласно ГОСТ95-77Е, действующее напряжения холостого хода сва-
рочного источника не должно превышать 80 В. Обычно это напряже-
ние не вызывает особых проблем, но в условиях повышенной влажности
может стать смертельно опасным!
Внимание.
Нельзя производить сварочные работы на открытом месте
вне помещения во время дождя или снегопада.
Рассмотрим случай, когда сварочные работы проводятся в стеснен-
ных условиях или когда сварщик соприкасается с большими металличе-
скими поверхностями (например, производится работа внутри металли-
ческих емкостей).
В этом случае сварочный источник должен быть оборудован устрой-
ством снижения напряжения холостого хода. Оно включает сварочный
источник при прикосновении электрода к детали, а при обрыве дуги
автоматически снижает напряжение холостого хода до 12 В с выдерж-
кой не более 0,5 с.
Внимание.
Не разрешается применять для сварки самодельные электро-
додержатели или электрододержатели с нарушенной изоля-
цией рукоятки.
Безопасное питание сварочного трансформатора
Для питания однофазного сварочного трансформатора необходимо
применять трехжильный гибкий шланговый кабель. Третья жила кабеля
должна присоединяться к заземляющему болту корпуса сварочного
трансформатора и к заземляющей шине пункта питания, минуя комму-
тационный аппарат.
15. Организация безопасного рабочего места сварщика
365
Для питания трехфазного сварочного трансформатора необходимо
применять четырехжильный кабель, четвертая жила которого использу-
ется для заземления.
Для подключения кабеля питания к сети должны использоваться
специализированные соединители, обеспечивающие определенную
последовательность подключения: заземление подключается в первую
очередь, а отключается в последнюю.
Соединение сварочных кабелей должно осуществляться опрессовы-
ванием, сваркой или пайкой, а подсоединение кабеля к сварочному обо-
рудованию — спрессованными или припаянными кабельными наконеч-
никами.
Внимание.
Длина проводов между питающей сетью и передвижным сва-
рочным источником не должна превышать 10 м.
Совет.
Для исключения возгораний из-за электрических коротких
замыканий необходимо регулярно контролировать целост-
ность изоляции электрических проводников.
Правильный выбор проводов по напряжению и току, а также исполь-
зование плавких вставок или автоматических выключателей на пре-
дельно допустимый ток предотвращает возгорание проводов и свароч-
ного оборудования.
Первая помощь
Внимание.
Успех спасения пострадавшего от электрического тока в боль-
шинстве случаев зависит от скорости его освобождения.
Поэтому первым делом нужно отключить ту часть электроустановки,
которой касается пострадавший.
Внимание.
Ни в коем случае нельзя пытаться оказывать помощь ранее
снятия напряжения.
366
Справочник сварщика для любителей и не только...
Если пострадавший находится на высоте, то перед снятием напряже-
ния нужно принять меры, исключающие его падение или делающие это
падение безопасным.
Если электроустановку невозможно оперативно отключить, то необ-
ходимо отделить пострадавшего от токоведущих частей при помощи
сухого диэлектрического предмета (например, палки, доски, сухой части
одежды и т. п.).
А если отделить пострадавшего невозможно, то можно перерубить
питающую линию с помощью топора с сухой деревянной ручкой или
закоротить провода питающей линии к заземлению (закоротка сначала
подключается к земле, а потом набрасывается на провода, подлежащие
заземлению).'
О
Совет.
Необходимо немедленно вызвать врача. При этом попытки
оживления нельзя прекращать вплоть до его прибытия!
Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но пульс
прощупывается и дыхание устойчиво, то надо действовать в следующей
последовательности:
♦ удобно уложить пострадавшего;
♦ расстегнуть стесняющую одежду;
♦ дать понюхать нашатырный спирт или обрызгать лицо водой;
♦ обеспечить полный покой.
Если пострадавший не дышит или дышит очень редко и судорожно,
то ему необходимо делать искусственное дыхание и массаж сердца.
Внимание.
К сварочным работам не допускаются молодые люди, не
достигшие 18 летнего возраста!
16
СПРАВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ
16.1. Список Интернет-ресурсов
по вопросу сварки, использованных
при работе над книгой
Наименование или владелец сайта Адрес сайта Дополнительная информация
Lincoln Electric, США www.lincolnelectric.com
Thermal Dynamics Corp., США www.thermadyne.com
TWI, Институт сварки Великобритании www.twi.co.uk
Welding Journal, США www.amweld. org/wj/wj. htm
Австралийский институт сварочной техники www.wtia.com.au
Автоматическая сварка (журнал) www. nas. gov. ua/pwj/menu. html Украина, 49000, г. Днепропетровск, а/я 127 Тел./факс: (380-562) 371434, 371435 E-fax: (1-781) 8238199 E-mail: bw@business.dp.ua
Американское общество сварки www.amweld.org
Американское общество сварщиков www.amweld.com
Американское сварочное общество. www.amweld.org
Англо-ирландский сайт о сварке www.twi.co.uk/techfile
Ассоциация ультразвуковой сварки www.ultrasonics.org
Бельгийский институт сварки. www.bil-ibs.be
Британский институт сварки (TWI). www.twi.co.uk
Европейская федерация сварки www.ewf.be
Есть программное обеспечение по св'арке, можно скачать или заказать. Англ. яз. www.cspec.com
Журнал «Сварочное Производство», Россия www.rusmet.ru/rusweld
Журнал «Сварщик», г. Киев www.et.ua/welder/editors.html
368
Справочник сварщика для любителей и не только...
Завод «Инвертор», г. Оренбург www.esdo.ru/~invertor/invertor. htm
Завод «Электрик», г. С.-Петербург, www.electric.spb.ru
Завод сварочного оборудования, г. Москва www.user.cityline.ru/~vlelis
Завод электросварочного оборудования «ЭСВА», г. Калининград www.esva.ru
ЗАО «Ураптермосвар», г. Екатеринбург www.nexcom.ru/welding
Зяпядно-уральский главный аттестационный центр национального аттестационного комитета по сварочному производству www.zuac.ru
Институт сварки Австралии www.wtia.com.au
Институт сварки Эдисона, США www.ewi.org
Институт Электросварки им.Е.О.Патона www. paton. kiev. ua Информация об институте, его отделах. Новости, ссылки, услуги, предложения
Испанская ассоциация сварки й технологий соединения материалов. www.cesol.es
Итальянский институт сварки www.iis.it
ИЭС им.Е.О.Патона, г. Киев www.demon.co.uk/cambsci/paton. htm
Канадское общество сварки www.weldingcanadamag.com
Кафедра сварочного производства ИГТУ, Россия http://istu.irk.ru/istu/fakultets/ksp
КЗЭСО-Каховский завод сварочного оборудования, г. Каховка www.kzeso.com
Компания «Сварочные технологии», США www.weldingnet.com
Компания «ЭКОТЕХНОЛОГИЯ» www.enteco.kiev.ua Принадлежит институту электро- сварки им. Патона, издающего также журнал «Сварщик». Разделы: производство, товары, консультации, прайс-листы, издания. Подписка на новости.
Компания «ЭСАБ», Швеция www.esab.ru
Компания ’’Росэлектрод" www.roselektrod.ru Лидеры отрасли, контакты, справочник электродов, продукция, публикации
Контроль качества сварки сопротивлением www.weldtechnology com
Корпорация Weldtron products, США - производство электронных устройств управления сварочными аппаратами www.weldtron.com
Международный институт сварки (Париж, Франция) www.iiw-iis.org
Международный институт сварки (Франция) www.iiw-iis org
Глава 16. Справочный раздел
369
Немецкое сварочное общество www.dvs-ev.de
Немецкое сварочное общество (DVS) www.dvs-ev.de
Неразрушающий контроль (журнал) www.ndt.com.ua/index.shtml
Нидерландский институт сварки www.nil.nl
Новозеландский институт сварки www. hera. со. nz/nziw/Def ault. html
НПП «Технотрон», г. Чебоксары www.technotron.chuvashia.com
Общество сварщиков Канады .www.intellaction.com/ews/ cws.html
Общество сварщиков Японии wwwsoc.nacsis.ac.jp/jws/ index-e.html
По жизни с паяльником www. vksn. narod. ru Раздел «Сварочные аппараты и устройства для сварки»
Польский институт сварки www.is.gliwice.pl
Российский журнал «Сварщик» www.welder.ru
Сайт «Machinist. Огд» - посвящен изучению обработки металлов www.machinist.org
Сайт «Кафедры сварки» www.svarka.susu.ac.ru
Сайт «Сварочный портал» www.weld-port.narod.ru
Сайт компании American Technology, Inc. (ультразвуковая сварка) www.amtechultrasonic.com
Сайт корпорации Exmet www.exmet-corp.com
Сайт общества специалистов по неразрушающему контролю www.ndeservices.com
Сайт познавательный www. ats. m pe i. ac. r u/Vs Vs Импульсный электродуговой сварочный аппарат - описание
Сайт познавательный www. chat. ru/~sg_sg Описание импульсного сварочного аппарата
& Сайт познавательный www.spravochnik.freeservers.com Справочник с разделами: Черные и цветные металлы; Лакокрасочные материалы; Строительные материалы; Техника и оборудование; Кабельная продукция; Предприятия и организации; Статистическая информация; Доска объявлений; Есть информация о металлах и электродах
Сайт швейцарского общества инструментальщиков www.smts.org
Сайт школы сварщиков, Тулса, США www.weldingschool.com
Сварка в Сибири (журнал) www.plazmoprotek.narod.ru/ journalsv.htm г. Иркутск, ул. Сухэ-Батора,17 Б, оф. 10 Тел.: 24-39-71, Факс: 24-39-70 E-mail: plazmpro@online.ru
Сварочное производство (журнал) www.rusmet.ru/rusweld
Сварщик (журнал) www. e t. u a/we Ider Украина, 03150 Киев-150, ул. Горького, 62Тел.: (044) 268-3523, 227-6502 Факс: (044) 227-6502 E-mail: welder@svitonline.com
370
Справочник сварщика для любителей и не только,..
СП «Фрониус-Факел», п.Княжичи, Броварский р-н Киевской обл. www.fronius.com/worldwide/ua
Справочник www.spravochnik.freeservers.com Есть информация о металлах и электродах
Стройся www.mukhin.ru/stroysovet/ home/17.html Страница с описанием самодельного термитного карандаша...
Тайское общество сварки, Тайланд www.thaishowroom.com/thaiweld
ТЭСО -Псковский завод тяжелого сварочного оборудования, г. Псков www.pskovinfo.ru/teso/
Уголок сварщика www.personal.primorye.TU/svirin Автор страниц - Валентин Свирин «...старался собрать на своей странице информацию по сварке, которая была бы интересна не только специалистам, но и просто желающим ознакомиться со сварочной технологией
Фирма «ESAB», Швеция, российское представительство www.esab.ru
Фирма «Hypertherm», США www.hVpertherm.com
; Фирма «КЕМРР1» www.kemppi.ru
Фирма «MERKLE» www.merkle.ru
р, Фирма «CLOOS», Германия www.cloos.de
' Фирма «Линкор», г. Ставрополь www.skiftel.ru/linkor/start1 .htm
'•' Фирма «Прометей», Россия www.prometey.ru/rPrometey.shtml
$ Фирма «ТОР» www.torus.ru
Фирма TBI www.tbi-industries.com
$ rzi Ь! Форум, посвященный продаже $ и ремонту сварочного 5 Оборудования, США www.weldtronics.com
$ Химия и пиротехника • www.geocities.com/spxors/ Разделы: химия, все о взрывчатых веществах, пиротехника, законы и пр.
; Химия Украины (журнал) Украина, 49000, г. Днепропетровск, а/я 127 Тел./ факсы: (380-562) 371434, 371435 E-fax: (1-781 ) 8238199 E-mail: chemistry@business.dp.ua
Центр «СВАРТЭКС» www. s vartex. eu го. ru/exi b. ht m Разделы: новости, история центра,технологии, оборудование, сервис-центр, выставки и конференции, обучение. Материалы Конкурса сварщиков СНГ
Эдисоновский институт сварки (США) www.ewi.org
Эдиссоновский институт сварки www.bushwood.ewi.org/
Электромашиностроительная • фирма «СЭЛМА», г. Симферополь www.selma.ua
Японское сварочное общество wwwsoc.,nacsis.ac.jp/jws/index. html
Глава 16. Справочный раздел
371
16.2. Эксплуатационные параметры
защитных масок и щитков
При сварке используют защитные щитки и маски. Их изготовляют
. из легкого токонепроводящего материала с применением специальных
стекол-светофильтров (табл. 16.1).
Выбор марки стекла защитной маски в зависимости
от ожидаемого тока сварки
Таблица 16.1
Допустимый ток, А Марка стекла
менее 70 Э1
от 71 до 200 Э2
от 201 до 400 ЭЗ
более 400 Э4
16.3. Тиристоры для сварки фирмы
«INTERNATIONAL RECTIFIER»
В табл. 16.2 даны следующие обозначения параметров:
Vo — максимальное обратное напряжение;
It — максимальный среднеквадратичный ток;
1С — максимальный ток при синусоидальном напряжении;
Im — максимальный импульсный ток;
Vnp — максимальное прямое падение напряжения;
dV/dt — максимальная скорость изменения напряжения;
R — термическое сопротивление.
Тиристоры для сварки фирмы INTERNATIONAL RECTIFIER Таблица 16.2
Тип Корпус VO.B lt,A U* V , В np’ dv/dt, B/mkc R, Om/Bt
10TTSO8 ТО-220 800 10 140 1 150 1,5
12TTSO8 ТО-220 800 12 140 11 150 1,5
16TTSO8 ТО-220 800 16 200 2 500 1,3
16TTSO8FP ТО-220 Full-Pak 800 16 200 2 500 1,5
16TTSO8S D2-Pak 800 16 200 2 500 1,3
16TTS12 ТО-220 1200 16 200 2 500 1,3
16TTS12FP ТО-220 Full-Pak 1200 16 200 2 500 1,5
16TTS12S D2-Pak 1200 16 200 2 500 1,3
25TTSO8 ТО-220 8'00 25 350 2 500 1,1
25TTSO8FP ТО-220 Full-Pak 800 25 350 2 500 1.5
25TTSO8S D2-Pak 800 25 210 2 500 1.1
372
Справочник сварщика для любителей и не только...
Продолжение табл. 16.2
Тип Корпус Ч,,в lt,A lc.A V ,В пр’ dv/dt, В/мкс R, Ом/Вт
25TTS12 ТО-220 1200 25 350 2 500 1,1
25TS12FP ТО-220 Full-Pak 1200 25 350 2 _ 500 1,5
25TTS12S D2-Pak 1200 25 210 2 500 1,1
30TPS08 ТО-247АС 800 30 300 2 500 0,8
30TPS12 ТО-247АС 1200 30 300 2 500 0,8
30TPS16 ТО-247АС 1600 30 300 2 500 0,8
40TPS08 ТО-247АС 800 55 600 2,5 500 0,6
40TPS12 ТО-247АС 1200 55 600 2,5 500 0,6
40TPS16 ТО-247АС 1600 55 600 2,5 500 0,6
На рис. 16.1—16.4 показаны чертежи корпусов ТО-220, ТО-220
Full-Pak, D2-Pak, ТО-247АС.
Рис. 16.2. Чертеж корпуса ТО-220 Full-Pak
Глава 16. Справочный раздел
373
16.4. Справочные данные
по сварочным электродам
Основные определения
0 Определение.
Сварочный электрод — это металлический или неметалличе-
ский стержень, предназначенный для подвода тока к сваривае-
мому изделию.
Электроды бывают двух типов:
♦ плавящиеся, выполненные обычно из того же или сходного со сва-
риваемым изделием металла;
♦ неплавящиеся, которые, в свою очередь, могут быть металлически-
ми (обычно вольфрам) или не металлическими (уголь или графит).
В виду широкого распространения сварки по технологии ММА (руч-
ная сварка штучными электродами), наибольшее распространение полу-
чили плавящиеся металлические электроды с покрытием (рис. 16.5).
374
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 16.5. Сварочный плавящийся электрод с покрытием:
1 — стержень; 2 — участок перехода; 3 — покрытие; 4 — контактный торец без покрытия
Стержень электрода
Металлический стержень электрода выполняется из проволоки диа-
метром 1,6—12 мм. Электродная проволока по химическому составу
делится на три группы.
Группа 1. Углеродистая, с содержанием углерода не более 0,12 %,
проволока предназначена для сзарки низкоуглеродистых, среднеуглеро-
дистых, а также некоторых низколегированных сталей. Малое содержа-
ние углерода в сварочной проволоке снижает склонность металла шва к
пористости и образованию твердых закалочных структур.
Группа 2. Легированная проволока, предназначенная для сварки низ-
колегированных, конструкционных и теплостойких сталей.
Группа 3. Высоколегированная проволока, предназначенная для сварки
хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других легированных сталей.
Электродные покрытия: назначение и состав
В зависимости от отношения D/d (где D — диаметр покрытия, d —
диаметр электродной проволоки) электроды подразделяются [л_1] на
4 типа:
М — электроды с тонким покрытием D/d<l,2;
С — электроды со средним покрытием l,2<D/d<l,45;
Д — электроды с толстым покрытием l',45<D/d<l,8;
Г — электроды с особо толстым покрытием D/d>l,8.
Н Примечание.
Тонкое покрытие предназначено только для стабилизации
горения дуги и не создает защиты для расплавленного металла
шва, что приводит к окислению и азотированию наплавлен-
ного металла.
Глава 16. Справочный раздел
375
Электроды с тонким покрытием не могут использоваться при выпол-
нении ответственных сварочных швов, так как сварочный шов получа-
ется хрупким, пористым с различными неметаллическими включениями.
Наиболее простое тонкое покрытие изготавливается из мелко просеян-
ного мела, разведенного на жидком стекле.
На 100 весовых частей мела берется 25—30 весовых частей жидкого
. стекла. Полученная смесь размешивается в воде до получения сметано-
образного состояния. Покрытие наносится на электродную проволоку
окунанием, с последующей сушкой при температуре 30—40°С [л_2].
Н Примечание.
Более качественные сварные швы дают электроды с покры-
тием, основой которого является титановый концентрат.
Сварные соединения высокого качества выполняются электродами
со средним, толстым и особо толстым покрытием. Кроме стабилизации
горения дуги эти покрытия способны выполнять еще ряд функций.
Функция 1. Защищать расплавленный металл шва от воздействия
кислорода и азота воздуха.
Функция 2. Раскислять окислы, образующиеся в процессе сварки.
Функция 3. Изменять состав наплавляемого металла, вводя в него
легирующие примеси.
Функция 4. Удалять серу и фосфор из расплавленного металла шва.
Функция 5. Образовывать шлаковую корку поверх металла шва.
I Для выполнения перечисленных функций покрытие электрода
I должно содержать следующие компоненты.
♦ Компонент 1. Ионизирующие вещества, облегчающие возбуждение
сварочной дуги и поддерживающие ее стабильное горение. В каче-
г стве ионизирующих веществ используют мел, мрамор, поташ, по-
левой шпат и т. п.
♦ Компонент 2. Защитные вещества, которые при сварке разлагаются
и сгорают, выделяя большое количество газов, защищающих сва-
рочную ванну от контакта с газами атмосферы. Благодаря этим ве-
ществам металл шва защищается от воздействия кислорода и азота
воздуха. Такими газообразующими веществами являются крахмал,
Е древесная мука, целлюлоза и т. п.
К ♦ Компонент 3. Раскислители обладают большим сродством к кис-
Е. лороду и поэтому восстанавливают металл шва, улучшая его каче-
376 Справочник сварщика для любителей и не только...
ство. В качестве раскислителей используют ферросплавы, алюми-
ний, графит и т.п.
♦ Компонент 4. Легирующие вещества позволяют получить различ-
ные полезные свойства сварочного шва. Хорошими легирующими
веществами являются ферромарганец, ферросилиций, феррохром,
ферротитан.
♦ Компонент 5. Шлакообразующие вещества образуют шлак, кото-
рый, затвердевая на поверхности шва, препятствует его быстрому
охлаждению, а также защищает от воздействия атмосферы. В каче-
стве шлакообразующих веществ используют полевой шпат, кварц,
мрамор, рутил, марганцевую руду и т. п.
♦ Компонент 6. Связывающие вещества, предназначенные для заме-
шивания всех компонентов покрытия, а также для удержания по-
крытия на электроде и придания ему достаточной механической
прочности после сушки. Обычно в качестве связующего вещества
используют жидкое стекло. Реже применяют декстрин.
Н Примечание.
Для повышения производительности, т. е. для увеличения
количества наплавляемого металла в единицу времени, в
электродные покрытия иногда вводят железный порошок.
Введённый в покрытие железный порошок улучшает техно-
логические свойства электродов (облегчает повторное зажи-
гание дуги, уменьшает скорость охлаждения наплавленного
металла, что благоприятно сказывается при сварке в усло-
виях низких температур).
Качественные покрытия разделяют на четыре основные группы.
♦ Группа 1. Кислые покрытия, содержащие руды в виде окиси желе-
за, марганца, кремния, иногда титана.
♦ Группа 2. Основные покрытия, имеющие в качестве основы фтори-
стый кальций и карбонад кальция. Сварку электродами с основным
покрытием осуществляют на постоянном токе и обратной поляр-
ности. Вследствие малой склонности металла к образованию кри-
сталлизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием
используют для сварки больших сечений.
♦ Группа 3. Целлюлозные покрытия, имеющих в качестве основы
целлюлозу, муку или другие органические составы, создающие га-
зовую защиту дуги и образующие при плавлении тонкий шлак.
Глава 16. Справочный раздел
377
Электроды с целлюлозным покрытием применяют, как правило,
для сварки стали малой толщины.
♦ Группа 4. Рутиловые покрытия, основной компонент которых ру-
тил. Для шлаковой и газовой защиты в покрытия этого типа вводят
соответствующие минеральные и органические компоненты. При
сварке на постоянном и переменном токе разбрызгивание металла <
незначительно. Устойчивость горения дуги, формирование швов во
всех пространственных положениях хорошее.
Условные обозначения электродов
для ручной дуговой сварки
Согласно ГОСТ9466-75, условное обозначение электродов для дуго-
вой сварки и наплавки сталей представляет собой длинную дробь.
Например:
Э46А - УОНИ -13/45 - 3,0 - УДЗ
Е-412(5)-Б20
В ее числителе записан тип электрода Э46А, его марка УОНИ-13/45,
диаметр 3,0 мм и группа из двух букв и цифры УДЗ. Первая буква этой
группы У указывает назначение электрода, вторая Д — толщину покры-
тия, цифра 3 — группу электродов по качеству изготовления.
В знаменателе приведены буква Е (электрод), группа индексов
412(5), указывающих характеристики наплавленного металла и металла
шва (по ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75) и группа из
одной буквы и двух цифр Б20. Буква Б обозначает вид покрытия, первая
цифра 2 — допустимые пространственные положения при сварке, вто-
рая цифра 0 — требование к электропитанию дуги.
Типы электродов перечислены в табл. 16.3 [л_3].
Типы электродов для дуговой сварки конструкционных сталей
и механические свойства металла шва Таблица 16.3
Тип электрода (1) 6,% KCU (2), МДж/м2
Э38 0,3
Э42 18 0,8
Э42А 22 1.5
Э46 18 0,8
Э46А 22 1.4
Э50 16 0,7
378
Справочник сварщика для любителей и не только...
Таблица 16.3( продолжение)
Тип электрода (1) 5, % KCU (2), МДж/м2
Э50А 20 1,3
Э55 20 1,2
Э60 18 1
Э70 14 0,6
Э85 12 0,5
Э100 10 0,5
Э125 8 0,4
Э150 6 0,4
В Примечания:
1 . Число в обозначении типа электрода соответствует вре-
менному сопротивлению разрыву <зв в кгс/мм2.
2 .KCU—ударная вязкость.
Шифр буквы назначения электродов:
У — для конструкционных сталей с временным сопротивлением раз-
рыву ов<600 МПа (60 кгс/мм2);
Л — для легированных конструкционных сталей с ов>600 МПа
(60 кгс/мм2);
Т — для теплоустойчивых легированных сталей;
В — для высоколегированных сталей;
Н — для наплавки.
Обозначение толщины покрытия электрода:
М— тонкое;
С — среднее;
Д — толстое;
Г — особо толстое.
По качеству электроды делят на три группы 1,2 и 3, где требования к
качеству растут от группы 1 к группе 3. Расшифровка группы индексов,
указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва,
приведена в табл. 16.4.
Глава 16. Справочный раздел
379
Индексы металла шва, выполненного электродами
для сварки конструкционных сталей с с <600 МПа
Таблица 16 4
Показатель механических свойств Первые две цифры индекса11’ Третья цифра индекса12*
0 •1 2 3 4 5 6 7
5, % ' 37 Любое - - -
41 или 43 20 20 22 24 24 24 24 24
51 18 18 18 20 20 20 20 20
Тх<3>, ’С Любые Не реглам. +20 0 -20 -30 -40 -50 -60
D Примечания:
1. Первые две цифры индекса — временное сопротивление в
десятках мегапаскалей.
2. Цифра характеризует одновременно с и Тх. Если эти пока-
затели соответствуют различным индексам в таблице, то
третий индекс устанавливают по 5, а затем в скобках приво-
дят четвертый дополнительный индекс, характеризующий Тх.
3. Тх — минимальная температура, при которой ударная вяз-
кость, на образцах с V-образным надрезом не менее 0,35 МДж/м2
(3,5 кгс-м/см2).
Обозначение видов покрытия:
А —кислое;
Б —основное;
Р —рутиловое;
Ц —целлюлозное;
П — прочие виды покрытия;
Ж — с содержанием в покрытие >20% железного порошка.
Смешанные покрытия обозначают двумя буквами.
Допустимые пространственные положения при сварке или наплавке
обозначают следующим образом:
1 — для всех положений;
2 — для всех положений, кроме вертикального сверху вниз;
3 — для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и
вертикального снизу вверх;
4 — только нижнее.
380
Справочник сварщика для любителей и не только...
По роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока,
а также по номинальному напряжению холостого хода источника пере-
менного тока частотой 50 Гц, электроды подразделяются в соответствии
с табл. 16.5.
Требования к электропитанию дуги Таблица 16.5.
Рекомендуемая полярность постоянного тока Напряжение холостого хода источника переменного тока, В Обозначение
Номин. Пред. откл.
Обратная (плюс на электроде) - - 0
Любая 50 ±5 1
Прямая (минус на электроде) 2
Обратная (плюс на электроде) 3
Любая 70 ±10 4
Обратная (плюс на электроде) 5
Прямая (минус на электроде) 6
Любая 90 ±5 7
Обратная (плюс на электроде) 8
Прямая (минус на электроде) 9
D Примечание.
Цифрой 0 обозначают электроды, предназначенные для
сварки или наплавки только на постоянном токе обратной
полярности.
Таким образом, приведенное выше условное обозначение электрода
марки УОНИ-13/45 можно расшифровать следующим образом. Э46А —
тип электрода; УОНИ-13/45 — марка; 3,0 — диаметр электрода, мм; У —
электрод для сварки углеродистых сталей с ав<600 МПа (60 кгс/мм2);
Д — толстое покрытие; 3 — третья группа по качеству изготовления;
41 — ав>410 МПа; 2 — б > 22%; (5) — Тх = -40°С; Б — покрытие основ-
ное; 2 — сварка возможна во всех пространственных положениях, кроме
вертикального сверху вниз; 0 — сваривать только постоянным током
обратной полярности (плюс на электроде).
Технические характеристики электродов отечественного
производства, предназначенных для сварки углеродистых сталей
Информацию о технических характеристиках электродов отечествен-
ного производства, предназначенных для сварки углеродистых сталей
Глава 16. Справочный раздел
381
можно почерпнуть в [л_4]. В данном справочнике данные по электро-
дам сконцентрированы в несколько таблиц (табл. 16.6 — табл. 16.14).
Технические характеристики электродов АНО-4
Таблица 16.6
Электроды АНО-4
Обозначение Стандарт
Э46 - AHO-4-d-УД ГОСТ 9466-75
Е430 (3) - Р 21 ТУУ 05416923.001-95
Предназначены для ручной дуговой сварки конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 25%. Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального «сверху-вниз», постоянным током обратной полярности и переменным током от источников питания с напряжением холостого хода (50±5)В.
Вид покрытия Род тока
рутиловое ♦ постоянный ток любой полярности; ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
2,5 70-90 60—100 60—100
3,0 90—140 80—100 80-100
4,0 160-220 140—180 140—180
5,0 170—260 160—200 -
Технические характеристики электродов АНО-6
Таблица 16 7
Электроды АНО-6
Обозначение Стандарт
Э42 - АНО-6 - d - УД ГОСТ 9466-75
Е 410 (1) - Р 21 ТУУ 05416923.010-95
Предназначены для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок СтЗ, 10, 20 и др. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
Вид покрытия Род тока
рутиловое ♦ постоянный ток любой полярности; ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 100—140 90—110 100-120
4,0 170—210 140—150 140—170
5,0 190—270 150—170 -
Технические характеристики электродов АНО-21
Таблица 16.8
Электроды АНО-21
Обозначение Стандарт
Э46-АНО-21 -d-УД ГОСТ 9466-75
Е432 (3) —Р11 ТУУ 054160223.001-95
382
Справочник сварщика для любителей и не только...
Таблица 16.8 (продолжение)
Предназначены для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей малых толщин марок СтЗ, 10, 20 и др Электроды обеспечивают легкое зажигание дуги, мелкочешуйчатое формирование металла шва, легкую или самопроизвольную отделимость шлаковой корки. Они могут применяться для сварки водопроводных труб, газопроводов малого давления.
Вид покрытия Род тока
рутиловое ♦ постоянный ток любой полярности ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
2,0 50-90 50-70 70-90
2,5 60-110 60-90 80-100
3,0 90-140 80-100 100-130
Таблица 16.9
Технические характеристики электродов МР-3
Электроды МР-3
Обозначение Стандарт
Э46 - К Р-3 - d-УД ГОСТ 9466-75
Е430 (3) - Р 26 ТУУ 14288312.001-96
Предназначены для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок СтЗ, 10. 20 и др. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
Вид покрытия Род тока
рутиловое ♦ постоянный ток обратной полярности ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 100-140 80-100 80-110
4,0 160-220 140—180 140-180
5,0 180-260 . 160-200 -
Технические характеристики электродов УОН И-13/45
Таблица 16.10
Электроды УОНН-13/45
Обозначение Стандарт
Э42А - УОНИ-13/45 - d - УД ГОСТ 9466-75
Е414-Б20 ТУУ 05416923.015-96
Предназначены для сварки ответственных конструкций из углеродистых (типа 08, 20, 20Л, СтЗ) и низколегированных (типа 09Г2, 14Г2) сталей, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости, в частности, при работе в условиях пониженных температур.
Вид покрытия Род тока
основное постоянный ток обратной полярности
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 80—100 70—90 70-90
4,0 130—160 130—140 130—140
5,0 .180—220 160—180 -
Глава 16. Справочный раздел,
383
Технические характеристики электродов УОН И-13/55
Таблица 16 11
Электроды УОНИ-13/55 .
Обозначение Стандарт
Э50А - УОНИ-13/55 - d - УД ГОСТ 9466-75
Е514-Б20 ТУУ 05416923 015-96
Предназначены для сварки ответственных конструкций из углеродистых (типа 08, 20, 20Л, СтЗ, Ст4) и низколегированных (типа 16ГС, 09Г2С) сталей, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости, в частности, при работе в условиях пониженных температур.
Вид покрытия Род тока
основное постоянный ток обратной полярности
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 80-100 70-90 70-90
4,0 130—160 130-140 130-140
5,0 180-220 160-180 -
Технические характеристики электродов АНО-ТМ/СХ
Таблица 16 12
Электроды АНО-ТМ/СХ
Обозначение Стандарт
Э50А - АНО-ТМ/СХ - d - УД ГОСТ 9466-75
Е433-Б26 ТУУ 05416923.011-96
Предназначены для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности 490—590 МПа (корневые слои) и 490-540 МПа (заполняющие и облицовочные проходы).
Вид покрытия Род тока
основное ♦ постоянный ток обратной полярности ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 70-120 60-110 80—120
4,0 140—200 120-150 130-170
5,0 190-230 160-180 -
Технические характеристики электродов АНО-ТМ60
Таблица 16 13
Электроды АНО-ТМ60
Обозначение Стандарт
Э60 - AHQ-TM60 - d - ЛД ГОСТ 9466-75
Е-08ГНМ-4 Б 26 ТУУ 05416923 012-96
Предназначены для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности более 588 МПа (корневые слои) и 540—650 МПа (заполняющие и облицовочные проходы).
Вид покрытия Род тока
основное ♦ постоянный гок обратной полярности; ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
384
Справочник сварщика для любителей и не только...
Таблица 16.13 (продолжение)
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 70—120 60-110 80-120
4,0 140—200 120-150 130-170
5,0 190-230 160-180 -
Таблица 16.14
Технические характеристики электродов АНО-ТМ70
Электроды АНО-ТМ70
Обозначение Стандарт
Э70 - AHQ-TM70 - d - ЛД ГОСТ 9466-75
Е-08ГН1М1-ЗБ26 ТУУ 05416923.012-96
Предназначены для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из низколегированных сталей с пределом прочности более 685 МПа.
Вид покрытия Род тока
основное ♦ постоянный ток обратной полярности ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
Диаметр, мм Сила сварочного 1 ока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,0 70-120 60—110 80-120
4,0 140—200 120—150 130—170
5,0 190—230 160-180 -
Технические характеристики электродов зарубежного
производства, предназначенных для сварки углеродистых сталей
Рассмотрим технические характеристики зарубежных электродов,
предназначенных для сварки углеродистых сталей. Подробнее вопрос
рассмотрен в [л_5]. Материал справочника по этому вопросу представ-
лен в табл. 16.15 — табл. 16.20.
Технические характеристики электродов LB-62D
• Таблица 16.15
Электроды сварочные LB-62D производства Kobe Steel (Япония)
Обозначение Стандарт
LB-62D ГОСТ 9467 Е60 AWSA5.5E9018-G
Электрод с покрытием из влагостойкого железного порошка с низким содержанием водорода. Предназначен для сварки при любых положения. Он очень удобен в использовании при сварке высокой скорости наплавки, способствует существенному увеличению производительности сварки. Удобен в использовании при любых положения при сварке постоянным током. Разработанный специально для работы с постоянным током, LB-62D чрезвычайно удобен для использования при сварке постоянным током и является наилучшим электродом с защитным покрытием в своем классе прочности. Кроме того, железный порошок, включенный во флюсовое покрытие, увеличивает скорость наплавки, что способствует увеличению производительности сварки. Высокая стойкость к растрескиванию и прекрасные механические свойства. Низкий уровень диффундирующего водорода и высокая стойкость к растрескиванию сварного шва.
Глава 16. Справочный раздел
385
Таблица 16.15 ( продолжение)
Сертификационные испытания НАКС подтвердили, что LB-62D в сочетании с электродом с защитным покрытием LB-52U обеспечивает прекрасные механические свойства сварного шва в сварных соединениях труб марки К55-К60 при сварке с проваркой валика и подваркой. LB-62D широко использовался при строительстве нефте- и газопроводов в России в 1980-х годах.
Вид покрытия Род тока
С содержанием железного порошка постоянный ток обратной полярности
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,2 90—130 80—120 90—130
4,0 135-185 110—170 135—185
5,0 190—250 150—200 190—250
Технические характеристики электродов КОВЕ- 7010S
Таблица 16.16
Электроды сварочные KOBE-7010S производства Kobe Steel (Япония)
Обозначение Стандарт
КОВЕ- 7010S AWSA5.5-96E7010-P1
Для электрода с высоким содержанием целлюлозы, характерна мощная дуга с глубоким проникновением и легкость в работе, особенно при вертикальном нисходящем сварном шве. Электрод KOBE-7010S, соответствующий AWS А5.5-96 Е7010-Р1, специально предназначен для сварки в эксплуатационных условиях труб марки 5LX-52 ~ Х-60 по стандарту API с использованием вертикальной нисходящей методики.
Вид покрытия Род тока
целлюлозное постоянный ток любой полярности
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
3,2 60—120 70—120 60—120
4,0 90—170 100—170 80—160
4,8 130-210 150—210 120—200
Технические характеристики электродов КОВЕ-6010
Таблица 16.17
Электроды сварочные КОВЕ-6010 производства Kobe Steel (Япония)
Обозначение Стандарт
KOBE-7010S AWSA5.1-91 Е6010
Для электрода с высоким содержанием целлюлозы характерна мощная дуга с глубоким проникновением и удобство в работе, особенно при вертикальном нисходящем сварном шве. Электрод КОВЕ-6010, соответствующий AWS А5.1-91 Е6010, специально предназначен для сварки в эксплуатационных условиях стальных труб марки 5LX-52c по стандарту API использованием вертикальной нисходящей методики.
Вид покрытия Род тока
целлюлозное постоянный ток любой полярности
Диаметр, мм Сила сварочного тока, А
Нижнее Вертикальное Потолочное
2,4 40—75 40—75 40—75
3,2 70—130 70—130 70—130
4,0 90—180 90—180 90—180
4,8 140—225 140—225 140—225
386
Справочник сварщика для любителей и не только...
Технические характеристики электродов ОК 50.10 Таблица 16.18
Электроды сварочные ОК 50.10 производства ESAB (Швеция)
Обозначение Стандарт
ОК 50.10 AWSA5 1 Е6013 ГОСТ 9467-75Э-50
Электрод общего назначения для сварки углеродистых сталей, сталей для сосудов давления с номинальной прочностью до 440 МПа и требованиями к ударной вязкости до -20С. Применяется также для сварки судовых сталей A, D, Е квалитета с прочностью до 400—490 МПа.
Вид покрытия Род тока
рутиловое ♦ постоянный ток обратной полярности; ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
Технические характеристики электродов ОК 53.04 _ Таблица 16.19
Электроды сварочные ОК 53.04 производства ESAB (Швеция)
Обозначение Стандарт
ОК 53.04 AWSA5.1 Е7016-1 ГОСТ 9467-75Э-50А
Электрод с хорошими сварочно-технологическими характеристиками, низким разбрызгиванием при сварке и тонким, легко отделяющимся шлаком. Применяется для сварки углеродистых и марганцовистых сталей. Характеризуется высокой стабильностью дуги на малых токах. Покрытие обладает низкой гигроскопичностью и подавляет образование пор и водородных трещин.
Вид покрытия Род тока
основное ♦ постоянный ток любой полярности ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
Технические характеристики электродов PIPEWELD 6010 Таблица 16.20
Электроды сварочные PIPEWELD 6010 производства ESAB (Швеция)
Обозначение Стандарт
PIPEWELD 6010 AWSA5.1 Е6011 ГОСТ 9467-75Э-46А
Применяется для односторонней сварки труб и трубопроводов во всех пространственных положениях. Дуга при сварке легко контролируется, обладает глубоким проплавлением при малом объеме сварочной ванны, сварочная ванна быстро кристаллизуется, шлак легко отделяется. Дает хорошие результаты при плохо подогнанных кромках.
Вид покрытия Род тока
целлюлозное ♦ постоянный ток любой полярности; ♦ переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70 В
Раздел по электродам подготовлен авторитетным специалистом в области электро-
сварки В. Володиным с использованием следующих ресурсов:
л__1.ГОСТ 9466-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой
сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия
л_2.Геворкян В. Г. Основы сварочного дела. М.: Высшая школа. — 1971.
л_3.*Китаев Ф. М., Китаев Я. А. Справочная книга сварщика. М.: Машино-
строение. —1985.
л_4. http://www.et.ua/index.html
л_5. http://www.ventsvar.ru/
17
ДРУГИЕ ВИДЫ СВАРКИ
17.1. Газовая (газоплавильная) сварка
Газовая, или газоплавильная сварка относится к группе способов
сварки плавлением. Для осуществления процесса сварки возможно при-
менение разных горючих. Существует несколько видов газовой сварки:
♦ ацетилено-кислородная сварка (наиболее распространена);
♦ водородно-кислородная;
♦ бензино-кислородная и т. д.
Благодаря универсальности, сравнительной простоте и портативно-
сти необходимого оборудования газовая сварка весьма целесообразна
для многих видов ремонтных работ. Но сравнительно медленный нагрев
металла газовым пламенем быстро снижает производительность газо-
вой сварки с увеличением толщины металла. При толщине стали выше
8—10 мм газовая сварка обычно экономически невыгодна, хотя техниче-
ски еще возможна сварка стали толщиной 30—40 мм.
Газовая сварка может производиться в трех положениях: нижнем;
вертикальном; потолочном.
По важнейшему конструктивному признаку сварочные горелки могут
быть разделены на два основных типа:
♦ горелки инжекторные, или низкого давления;
♦ безынжекторные, или высокого давления.
Рассмотрим методику сварочных работ. Горелку обычно регулируют
для работы на нормальном пламени. Тепловое воздействие пламени на
металл зависит не только от мощности пламени, но и от угла наклона оси
пламени к поверхности металла. Наиболее интенсивно действует пламя,
когда его ось нормальна к поверхности металла.
С уменьшением угла наклона тепловое действие пламени ослабевает
и распределяется по большей площади. Таким образом, кроме подбора
соответствующего размера горелки, сварщик может плавно регулиро-
вать тепловое действие пламени на металл, делать пламя более мягким
или жестким, меняя угол наклона пламени к поверхности изделия. С уве-
388
Справочник сварщика для любителей и не только...
личением толщины металла принято увеличивать угол наклона пламени
и уменьшать его с уменьшением толщины металла.
Присадочные прутки для газовой сварки применяются различного
состава, соответственно характеру основного металла. Диаметр прутка
выбирается в соответствии с толщиной основного металла.
Присадочная проволока для газовой сварки сталей применяется та
же, что и для электродов при дуговой сварке, и изготовляется по ГОСТу
2246-80. Для газовой сварки низкоуглеродистой стали применяется про-
волока марок Св-08, Св-08А и Св-15Г. Для сварки чугуна выпускают
специальные литые чугунные стерженьки с повышенным содержанием
углерода и кремния. Для наплавки твердых износостойких покрытий
выпускаются стерженьки литых твердых сплавов.
Применение газовой сварки обширно и разнообразно. Газовую сварку
применяют в самолетостроении, где преобладает сварка металлов малых
толщин (1—3 мм), в производстве химической аппаратуры. Важное
значение имеет газовая сварка в прокладке и монтаже трубопроводов
самых разнообразных назначений, в особенности малых диаметров, до
100 мм. Газовая сварка является незаменимым мощным средством при
ремонте и с этой целью широко используется в ремонтных мастерских
для всех видов транспорта, в сельском хозяйстве и т. д.
В Примечание.
Качество сварных соединений, выполняемых газовой сваркой выше,
чем при дуговой электродами с тонкой ионизирующей обмазкой,
но несколько уступает дуговой сварке, выполненной качественными
электродами. Основная причина некоторого снижения прочности
сварных соединений состоит в том, что при газовой сварке не про-
изводится легирования наплавленного металла, в то время как
при дуговой сварке качественные электроды, содержащие в обмазке
ферросплавы, производят довольно значительное легирование.
Таким образом, газовая защита, обеспечиваемая восстановительной
зоной сварочного пламени, для получения качественного сварного сое-
динения менее эффективна, чем действие качественных электродных
обмазок при дуговой сварке.
Производительность газовой сварки, значительная при малых толщи-
нах основного металла, быстро снижается с увеличением его толщины.
При малых толщинах (0,5—1,5 мм) газовая сварка по производительно-
сти может превосходить дуговую. С увеличением толщины металла до
Глава 17. Другие виды сварки
389
2—3 мм скорости газовой и дуговой сварки уравниваются, а затем раз-
ница в скоростях быстро возрастает с увеличением толщины металла в
пользу дуговой сварки.
При малых толщинах абсолютный расход газов на 1 м сварного шва
невелик; общая стоимость 1 м сварного шва может быть меньше, чем
при других способах сварки. С увеличением толщины основного металла
быстро растет стоимость газов и расход времени на сварку 1 м шва.
Поэтому газовая сварка становится дороже дуговой; разница в стоимо-
сти быстро увеличивается с возрастанием толщины основного металла.
V51 Вывод.
[О] Экономически газовая сварка наиболее приемлема для сварки
малых толщин металла.
17.2- Плазменная сварка
Плазма — ионизированный газ, содержащий электрически заряжен-
ные частицы и способный проводить ток. Ионизация газа происходит при
его нагреве. Степень ионизации тем выше, чем выше температура газа.
В центральной части сварочной дуги газ нагрет до температур 5000—
30000 °C, имеет высокую электропроводность, ярко светится и пред-
ставляет собой типичную плазму. Плазменную струю, используемую
для сварки и резки, получают в специальных плазматронах, в которых
нагревание газа и его ионизация осуществляются дуговым разрядом в
специальных камерах.
Вдуваемый в камеру газ, сжимая столб дуги в канале сопла плаз-
матрона и охлаждая его поверхностные слои, повышает температуру
столба. В результате струя проходящего газа, нагреваясь до высоких тем-
ператур, ионизируется и приобретает свойства плазмы. Увеличение при
нагреве объема газа в 50—100 и более раз приводит к истечению плазмы
со сверхзвуковыми скоростями. Плазменная струя легко расплавляет
любой металл. Дуговую плазменную струю для сварки и резки получают
по двум основным схемам (рис. 17.1).
Сущность процесса плазменной разделительной резки заключается
в локальном интенсивном расплавлении металла в объеме полости реза
теплотой, генерируемой сжатой дугой, и удалении жидкого металла из
зоны реза высокоскоростным плазменным потоком, вытекающим из
канала сопла плазмотрона (рис. 17.2).
390
Справочник сварщика для любителей и не только...
Рис. 17.1. Сущность плазменной сварки
1 — вольфрамовый электрод — катод; 2 — канал сопла; 3 — столб дуги; 4 — поток плазмы
Рис. 17.2. Суть разделительной резки плаз меной струей
1 — катододержатель; 2 — катод; 3 — корпус плазмотрона; 4 — межэлектродная вставка;-
5 — сопло — анод; 6 — плазменный поток; 7 — изделие
17.3. Лазерная сварка
Рассмотрим особенности лазерной сварки. Лазерный луч обеспечивает
высокую концентрацию энергии (до 108 Вт/см2), благодаря возможности
его фокусировки в точку диаметром в несколько микрометров. Такая кон-
центрация значительно выше чем, к примеру, у дуги. Сравнимой концен-
трацией энергии обладает электронный луч (до 106 Вт/см2).
Для сварки металлов используются твердотельные и газовые лазеры
как периодического, так и непрерывного действия.
Благодаря высокой концентрации энергии лазерного излучения в
процессе сварки обеспечивается малый объем расплавленного металла,
незначительные размеры пятна нагрева, высокие скорости нагрева и
охлаждения металла шва и околошовной зоны. Эти особённости тепло-
вого воздействия предопределяют минимальные деформации сварных
конструкций, специфику физико-химических и металлургических про-
цессов в металле шва, высокую технологическую и конструкционную
прочность сварных соединений.
Лазерная сварка осуществляется в широком диапазоне режимов, обе-
спечивающих высокопроизводительный процесс соединения различных
Глава 17. Другие виды сварки
391
материалов толщиной от нескольких микрометров до десятков милли-
метров. Разнообразие методов и приемов лазерной сварки затрудняет
разработку конкретного технологического процесса.
Процесс сварки лазерным излучением весьма сложен и в настоящее
время нет теоретической расчетной модели, описывающей его во всей
полноте. Как правило, расчеты касаются какой-либо одной из физиче-
ских характеристик процесса воздействия лазерного излучения на обра-
батываемый материал.
17.4. Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка широко используется для соединения
металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава,
меди, алюминия, титана и их сплавов.
К преимуществам способа относится возможность сварки за один
проход металла практически любой толщины, что не требует удаления
шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед свар-
кой последующего прохода, как при других способах сварки. При этом
сварку выполняют без снятия фасок на кромках.
К недостаткам способа следует отнести то, что электрошлаковая
сварка технически возможна при толщине металла более 16 мм и за ред-
кими исключениями экономически выгодна при сварке металла толщи-
ной более 40 мм. Способ позволяет сваривать только вертикальные швы.
При сварке некоторых металлов образование в металле шва и около-
шовной зоны неблагоприятных структур требует последующей термооб-
работки для получения необходимых свойств сварного соединения.
Известно, что расплавленные флюсы образуют шлаки, которые явля-
ются проводниками электрического тока. При этом в объеме расплав-
ленного шлака при протекании сварочного тока выделяется теплота.
Этот принцип и лежит в основе электрошлаковой сварки.
17.5. Контактная сварка
В большинстве случаев для точечной сварки наиболее удобны при-
способления, соединяемые со сварочным трансформатором гибкими
проводами; при этом по изделию передвигается лишь одно сварочное
приспособление, имеющее сравнительно небольшой вес, а наиболее
392
Справочник сварщика для любителей и не только...
тяжелая часть контактной машины, т. е. сварочный трансформатор,
остается на месте.
После включения ток проходит от одного электрода к другому через
металл деталей и разогревает металл больше всего в месте соприкосно-
вения деталей. Разогрев поверхности металла под электродами при пра-
вильно проводимом процессе незначителен, так как контакт электрод —
изделие имеет сравнительно небольшое сопротивление вследствие
мягкости и высокой электропроводности электродного металла, а сам
электрод интенсивно охлаждается проточной водой. Прохождение
Рис. 17.3. Макроструктура сварной точки
1 — литое ядро точки; 2 — зона влияния
тока вызывает разогрев и расплав-
ление металла в зоне сварки, соз-
дающее ядро сварной точки, име-
ющее чечевицеобразную форму
(рис. 17.3). Диаметр ядра сварной
точки в обычных случаях имеет
величину 4—12 мм.
17.6. Электронно-лучевая
сварка
Электронно-лучевая сварка — сварка с высо-
кой концентрацией теплоты, отличной защи-
той. Сущность процесса состоит в использова-
нии кинетической энергии потока электронов,
движущихся с высокими скоростями в вакууме.
Для уменьшения потери кинетической энергии
электронов за счет соударения с молекулами
газов воздуха, а также для химической и тепло-
вой защиты катода в электронной пушке создают
вакуум порядка 10-4—10-6 мм рт. ст. (рис. 17.4).
Рис. 17.4. Схема электронно-оптической системы
1 — изделие; 2 — электронный луч; 3 — катод; 4 — прикатодный-
управляющий электрод; 5 — анод; 6 — кроссовер; 7—магнитная линза;
8 — система отклонения пучка; 9 — фокусное пятно; а0 — половинный
угол расхождения луча; а, — половинный угол сходимости луча на
изделии; — диаметр кроссовера; d0n — диаметр луча в фокусе
Глава 17. Другие виды сварки 393
17.7. Горновая или кузнечная сварка
Расцвету и развитию горновой сварки чрезвычайно способствовал и
сам способ производства железа, существовавший на протяжении тыся-
челетий до второй половины XIX столетия.
Суть способа. При горновой сварке сталь нагревают до перехода в пла-
стическое состояние, нагретый металл подвергают сдавливанию в процес-
сах ковки (кузнечная сварка), прокатки, прессования, волочения и т. д.
Сталь нужно нагревать до температуры 1100—1300° С.
Существенными недостатками горновой сварки являются: медлен-
ность нагрева металла и, следовательно, низкая производительность
процесса; сложность процесса осадки, требующего значительной ква-
лификации рабочих; недостаточная надежность получаемого сварного
соединения. К этому присоединяется возможность значительного роста
зерна, перегрева и пережога металла ввиду продолжительности про-
цесса нагрева.
17.8. Индукционная (высокочастотная) сварка
Металл нагревается пропусканием через него токов высокой частоты
и сдавливается. Токи высокой частоты наиболее удобны для введения в
металл индукционным бесконтактным способом; кроме того, они удобны
для концентрации в зоне нагрева с использованием поверхностного
эффекта и эффекта близости и большого индуктивного сопротивления
шунтирующих путей. Поэтому практически всегда пользуются токами
высокой частоты от ламповых или машинных генераторов. Наибольшее
применение пока находит сварка труб.
На рис. 17.5 показано схе- х-—
матически устройство трубос- ? к )
варочного стана с подводом С .у
сварочного тока контактами.
Заготовка трубы 1 перемеща- \ \ п
ется поступательно ведущими л
роликами и обжимается обжим- 2
НЫМИ роликами 4. Зазор заго- Рис. 17.5. Устройство трубосварочного стана
TORK-ы пл свяпк-и nprvrrwnvPTCfl с подводом сварочного тока контактами
ТОВКИ ДО СВарКИ регулируется у _ TpyQa; 2 — ферритный сердечник; 3 — контакты;
таким образом, ЧГО кромки рас- 4-обжимныеролики
594
Справочник сварщика для любителей и не только...
положены под острым углом и сходятся в точке сварки. Ток от высо-
кочастотного генератора подводится к заготовке через неподвижные
контакты 3. Плотность тока достигает наибольшего значения в точке
соприкосновения сходящихся кромок, здесь развивается наивысшая
гемпература и возникает сварка под действием обжимных роликов.
17.9. Электролитическая сварка
Нагрев соединяемых деталей производится в электролитической ванне
постоянным током. Если опустить два электрода в водный раствор щелочи,
поташа или соды и пропускать через электролит постоянный ток от одного
электрода к другому, то при достаточной плотности тока можно наблюдать,
что поверхность электрода, присоединенного к отрицательному полюсу
источника тока, т. е, катода, быстро разогревается до оплавления.
Подобный разогрев наблюдается при питании установки постоян-
ным током напряжением ПО—220 В и достаточных плотностях тока.
Это явление объясняется тем, что при прохождении тока поверхность
катода покрывается тонкой пленкой пузырьков водорода, увеличиваю-
щей сопротивление прохождению электрического тока, создающей зна-
чительный; перепад напряжения и потери мощности в тонком слое у
поверхности катода. Освобождаемая значительная тепловая мощность
и идет на нагрев поверхностного слоя катода.
Для выполнения сварки разогретые детали сдавливают и произво-
дят осадку. Соединяемые детали нагревают одновременно, погружая их
в ванну в качестве катода. Способ применяется редко, для соединения
небольших деталей, проволок и т. п.
17.10. Диффузионная сварка
Способ основан на использовании процесса диффузии металлов.
Соединяемые детали помещают в сварочную камеру, заполняемую
инертным или восстановительным газом (в нашей промышленности
применяется редко) или вакуумируемую, с поддержанием постоянного
вакуума порядка (102~ 105) мм рт. ст.
Детали в камере нагревают и сдавливают удельным давлением
порядка 0,5—2 кг/мм2. Вакуум поддерживается непрерывной работой
вакуумных насосов, откачивающих газы, поступающие в сварочную
Глава 17. Другие виды сварки
395
камеру через неплотности системы, а также адсорбированные поверх-
ностями аппаратуры и непрерывно выделяемые нагреваемым металлом
с поверхности и из объема. Очень важна температура нагрева металла;
сталь обычно нагревается до 800° С.
Способ отличается большой универсальностью в отношении сваривае-
мых металлов: возможна сварка многих сочетаний разнородных металлов,
а также металлов с металлокерамическими сплавами, металлов с керами-
кой, с графитом и т. д. Способ получил уже достаточно широкое примене-
ние для различных случаев, часто трудновыполнимых другими способами.
17.11. Литейная сварка
Сущность способа состоит в том, что подготовленное место сварки
заливается жидким перегретым металлом, заготовленным в отдельном
от изделия контейнере, например, тигле.
Процесс сварки сходен с производством отливок. Место сварки зафор-
мовывают, сушат, иногда прокаливают, изделие подогревают и заформо-
ванный стык заливают заранее подготовленным расплавленным, жела-
тельно перегретым металлом. Таким образом сваривали изделия из благо-
родных металлов, меди, бронзы (украшения, посуду и пр.), изготовляли
свинцовые трубы для водопроводов. В настоящее время литейная сварка
применяется редко, например для исправления чугунных отливок.
17.12. Сварка трением
Для нагрева места сварки можно использовать превращение механи-
ческой энергии в тепловую при трении. Сварка трением иногда исполь-
зуется для заварки днища у баллона для сжатых газов. Отрезок цельно-
тянутой стальной трубы с предварительно нагретым концом насаживают
на быстро-вращающуюся оправку.
К вращающейся заготовке приближают обжимку, осаживающую
металл и придающую ему полусферическую форму днища баллона. При
быстром вращении заготовки осаживаемый металл быстро разогревается
трением между обжимкой и заготовкой в процессе осадки; его темпера-
тура не снижается, а растет за счет механической работы сил трения. В
результате трения металл днища сильно разогревается и осаживается с
образованием утолщения.
396
Справочник сварщика для любителей и не только...
Для соединения круглых цилиндрических стержней или трубок детали
закрепляют в зажимах машины и приводят в соприкосновение торцами.
Одна деталь остается неподвижной, другая приводится во вращение со ско-
ростью 500—1500 об/мин и все время прижимается к неподвижной детали.
Вследствие трения торцы деталей быстро разогреваются и через короткое
время доводятся до оплавления; автоматически выключается фрикционная
муфта, прекращая вращение шпинделя; затем производится осевая осадка
деталей. В ряде случаев способ оказался весьма эффективным.
17.13. Сварка взрывом
Было замечено, что при взрывах разлетающиеся куски металла, уда-
ряясь об окружающие металлоконструкции, иногда прочно привари-
ваются к ним. Пре веденные исследования позволили создать промыш-
ленно пригодный способ сварки взрывом.
Сущность его состоит в том, что привариваемая или ударяющая
деталь с большой скоростью бросается к ударяемой детали. Скорость
движения ударяющей детали должна к моменту соударения достигать
нескольких сотен метров в секунду^ приближаясь к скорости снаряда
огнестрельного оружия. В зоне соударения металл соединяемых деталей
течет подобно жидкости и сливается в одно целое, образуя монолитное
соединение (рис. 17.6).
Рис. 17.6. Изготовление
биметаллических заготовок
Основную ударяемую плиту 1 для увели-
чения массы укладывают на опорный фунда-
мент 3. Ударяющий лист металла 2 распола-
гают под углом а = 3—10 0 к поверхности
плиты 1. По верхней поверхности листа 2
равномерным слоем распределяют взрыв-
чатку 4, в качестве которой в разных случаях
используют аммонал, тол, гексоген и т. п.
17.14. Электросварка под водой
Практически применить под водой можно только дуговую электро-
сварку. Дуга горит в газовом пузыре, образуемом и непрерывно воз-
. обновляемом за счет испарения и разложения окружающей жидкости
тепловым действием дугового разряда.
1/
Глава 17. Другие виды сварки
397
Дуга постоянного тока при питании от обычного источника тока
горит под водой вполне устойчиво при условии, что электрод покрыт
достаточно толстым слоем водонепроницаемого покрытия. Удивительно,
что под водой дуга плавит металл почти так же быстро, как и на воздухе,
несмотря на интенсивное охлаждение окружающей средой.
Внимание.
Все металлические предметы в зоне сварки оказываются под-
соединенными к источнику тока через воду. Поэтому в резуль-
тате неосторожного приближения электрода к металличе-
ским частям водолазного снаряжения, например, к шлему или
нагрудной манишке, водолаз может прожечь их.
При обычных подводных работах сварочный ток берется в пределах
180—240 А, напряжение дуги 30—35 В; лишние 5—7 В против сварки на
воздухе идут на покрытие тепловых потерь, создаваемых окружающей
водной средой.
Реально работа становится практически невыполнимой на глубине,
превышающей 30—40 м. Единственный путь увеличения производитель-
ности подводной сварки и распространения ее на значительные глубины—
это механизация и автоматизация процесса сварки с максимальным
сокращением времени пребывания человека подводой.
Применение простейшего шлангового полуавтомата повышает про-
изводительность труда водолаза-сварщика и сокращает время его пре-
бывания под водой в 5—10 раз. В дальнейшем, с созданием комплекса
автоматических устройств с телевизионным наблюдением и надводным
управлением, станут возможными подводные сварочные работы на
любых глубинах.
О полезном источнике информации
Эта глава подготовлена по материалам интересного сайта по сварке
http://websvarka.ru с любезного согласия его руководства.
Заходите на сайт, не пожалеете.
Литература
39
Литература
23. Каплун ЯН. Универсальный тиристорный регулятор, // Радюаматор-Элею
24. КолонтаевскийЮ.Ф. Радиоэлектроника. — М.: Высшая школа —1988
25. Ленивкин В. А. Дюргеров Н. Г. Сагиров. X. Н. Технологические свойства сваооч
ной дуги в защитных газах. — М.: Машиностроение. — 1989. Р
26. Медведев А. От регулятора до антенны. // Юный техник.
27. Оборудование для дуговой сварки. Справ, пособие. - Л.: Энергоатомиздат. -
1. Абрамов С. М. Наборный сварочник на любую мощность // Радюаматор-
Электрик. — 2003. — № 3. — С. 8-9.
2. Абрамов С. М. Точечная электросварка из старых телевизоров. // Радюаматор.
2001. —№1.
3. Абрамов С. М. Тороидальный сварочный трансформатор из доступных материа-
лов, http://www.weldstar.narod.ru/.
4. Баранов В. Маломощный электросварочный аппарат. // Радио. 1996. № 7.
5. Бастанов В. Г. 300 практических советов. — М: Московский рабочий. 1986.
6. Бельский И. Малогабаритный сварочный аппарат // Радиолюбитель. — 1991. —
№1. —С.43.
7. Богадица Д. Г. Бытовой сварочный аппарат И Радюаматор. — 2003. — № 5.
С. 20.
8. Богославец Л. Д. Регулятор напряжения сварочного аппарата // Радюаматор.
2003. —№9, —С. 20.
9. Бородай В. Регулятор температуры, освещенности или напряжения //
Радюаматор. —1995. — №7. — С.13.
10. Бородатый Ю. Повышение качества электросварочных работ: поиски, экспери-
менты, размышления. // Радюаматор-Электрик. —1998. — № 9. — С. 43-45.
И. Бородатый Ю. Электролизер И Радюаматор-Конструктор. — 2000. — № 9-10. —
С. 43-45.
12. Владимиров О. Помощник сварщику // Моделист-Конструктор — 1997 —
№8.
13. Володин В. Я. Инверторный источник сварочного тока COLT-1300. // Радио —
2007. —№4. —С. 37-40.
14 Воробьев С. Сварочный аппарат из электродвигателя // Радиолюбитель —
№ 6. —1993. — С. 28.
15. Гаврилов Г. Как изготовить в домашних условиях простой сварочный аппарат И
Моделист-конструктор. —1999. — № 2. — С. 22.
16. Глебов Л. В. и др. Устройство и эксплуатация контактных машин. —
Л.: Энергоатомиздат. —1987.
17. ГОСТ 95—77 «Трансформаторы однофазные однопостовые для ручного дуто-
вого сваривания».
18. Дубинин Б. Н. Сварочный трансформатор И Радиоаматор. — 2000. — № 9. —
С. 15.
19. Дубинин Б. Н. Сварочный трансформатор // Радюаматор-Электрик. 2000.
’ №8-9. —С. 10.
20. Евсеев Ю. А., Крылов С. С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппа-
ратуре. — М.: Энергоатомиздат. —1990. — 128 с.
21. Зубаль И. Сварочный трансформатор на магнитопроводе от ЛАТРов. //
Радюаматор-Электрик. — 2000. — №4. С. 11. __
22. Зубаль И. Сварочный трансформатор своими руками И Радюаматор-Электрик.
2000. — № 2-6.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
П«^енин^В.^ ^Тере^осный аппарат для точечной электросварки // Радио. -
Петров А. Сварочный аппарат Ц Радиолюбитель. —1993. — № 5.
Полянчич В. Р. Одна схема: регулирование силы тока, электрического сварива
ния, зарядки аккумуляторов, пусковое устройство для автомобиля Ц Радюаматоо
Электрик. — 2000. — № 11. р
NM0C/CWfC^38^ ПР°СТ0Й СВаР°ЧНЫЙ полУавтомат // Радюаматор. — 1998. —
Пронский И. Н. Сварочный трансформатор // Радюаматор. — 1999._№ 7
Пронским И. Н. Секреты сварочного трансформатора // Радиоаматор. — 1998 -
3 С,. 43**45»
34’ 'м’о0^г И'Н' Секреты сварочного трансформатора И Радиоаматор. — 1998. —
1....... С. 21~22»
35. Пронский И.Н. Ремонт сварочного аппарата ТДЭ-101У2 // Радюаматор-Элект-
рик. — 2001. — № 2 — С. 7-8.
36. Простаков В. Г. — А. С. 1317420 СССР, МКИ 05 1/569 Источник питания с бес-
трансформаторным входом. — Открытия, изобретения. — 1987. — № 22.
Радюаматор-Электрик. — 2000. - -
38. “
37. Прус С. В., Копчак Р. П. Простой регулятор тока сварочного трансформатора //
Радюаматор-Электрик. — 2000. н
ГоосЛИр Т0Ка При сваРке на постоянном напряжении. // Радюаматор. —
1998. — № 1.
Резницкий А. М, Коцюбинский В. С. Ремонт и наладка сварочного оборудова-
ния. — М.: Машиностроение —1991. — 256 с.
Сапронов А. И. Устройство точечной сварки своими руками // Радюаматор-
Электрик. — 2001.—№ 1. — С. 6.
Сварочный аппарат на основе ЛАТР2 для сварки на переменном и постоянном
токе. // Моделист-конструктор — 2000.
Семернев А. М. Сварочный трансформатор с плавным регулированием свароч-
ного тока // Радюаматор-Электрик. — 2001. — № 11-12. — С. 45-46.
Сергеев Н. П. Справочник молодого электросварщика. — М.: Высшая школа —
1980. —192 с.
39.
40.
41.
42.
43.
44. Соколов Б. Сварочный малыш // Моделист-Конструктор. — 1987. — № 11.
45. Спиридонов А Н. Помехоустойчивый регулятор напряжения // Радюаматор. —
2002.
46. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя / Под ред. В. П. Боровского-
К.:— Техш'ка. — 1987.
47. Сытник Ю. А. Сварочный аппарат с питанием от двигателя внутреннего сгора-
ния // Радюаматор-Электрик. — 2006. — № 5-6. — С. 54.
48 2007НИК№2 А СваРочный аппарат: универсал. // Радюаматор-Электрик. —
400
Справочник сварщика для любителей и не только...
49. Татаренко А. А. Пилюля для ТДЭ101У2, или серьезно о регуляторах тока сва-
рочных трансформаторов // Радюаматор-Электрик. — 2003. — №2. — С. 8.
50. Татаренко А. Доработка сварочного трансформатора ТДЭ-101У2 // Радюаматор-
Электрик. — 2001. — № 6. — С. 7-8.
51. Терлецкий М. Сварочный трансформатор с электронной регулировкой тока. —
С.-Петербург: «Делаем сами». — 2000 — № 2.
52. Технологические свойства сварочных трансформаторов. И Радюаматор-
Электрик. — 2002. — № 2.
53. Тиристоры для сварки фирмы INTERNATIONAL RECTIFIER // Радюаматор-
Электрик. — 2003. — № 5. — С. 18.
54. Титов О. И. Справочник электросварщика ручной сварки. — Новосибирское
книжное издательство. —1989.
55. Трансформатор для дуговой сварки ТДЭ-101У2. Техническое описание и
инструкция по эксплуатации.
56. Трифонов А. Сварочный аппарат для сварки на постоянном токе, с выпрямлением
по вентильному мосту с удвоением напряжения. // «Моделист-конструктор» —
1999. —№1.
57. Урывский JLA., Арнаута Б.В., Яковенко А.И. Изготовление тороидальных
трансформаторов большой мощности в домашних условиях // Радюаматор-
Электрик. — 2000. — №11. — С. 19.
58. Усенко С. М Транформатор сварочный ТДМ-401—1 У2. // Радюаматор-Элект-
рик. — 2002. — № 12. — С. 8.
59. Фоминых В. П., Яковлев А. П. Ручная дуговая сварка. — М.: Высшая школа,
1986.
60. Характеристики промышленных сварочных трансформаторов, выпускаемых в
России и Украине И Радюаматор-Электрик. — 2002. — № 12. — С. 15.
61. Яковлев В. Ф. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансфор-
матора И Радюаматор-Электрик. — 2001. — № 12. — С. 9.
62. Яковлев В. Ф. Устройство для защитного отключения электросварочного аппа-
рата // Радюаматор-Электрик. — 2001. — № 10. — С. 8-9.
63. Яшкин Н. Сварочный аппарат на основе сгоревшего трехфазного понижающего
трансформатора. И Моделист-Конструктор. — 1985. — № 2.
64. http://forum.homebusiness.ru/ Самодельный сварочный аппарат из электродвига-
теля
65. http://www.elremont.ru
66. http://www.profsvarkanew.narod.ru/wedenie.htm
67. un7ppx.narod.ru/mod/welding.htm Ham Radio Site by UN7PPX A —- Клабуков,
Бабинцев Доработка сварочного аппарата
68. www.icark.narod.ru Самодельный электросварочный аппарат,
69. www.irsl.narod.ru Мастерок — сварочный аппарат
70. ua9xeq@mail.ru Грибак М. (UA9XEQ) Изготовление малогабаритного свароч-
ного трансформатора. '
71. http://www.welder.ru/faq/vybiraem_ruchnuju_elektrosvarku/
72. http://websvarka.ru
ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ ЖУРНАЛ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
(ЕМОНТ
О электронной
(X техники
СЕРВИС
shop.top-kniga.ru Ц. 390 р.
ДомМастер(Наука и Техника) Спр.сва|
д/любителей и не только... (Корякин-1
ООО Издал 8
123001 г 8
. 5 ' ЧТА01 1.Г.Л.. 1.м
Тел./факс: (495) 252-73-26
1.7.2.1.3 нтщ
254-44-10
www.remserv.ru
E-mail: rem.serv@coba.ru
В продаже электронная версии
журналов «Ремонт & Сервис» i
Подробности смотрите на сайте
Журнал выходит с 1998 года
Настоящее
и будущее
электроники
Только в нашем журнале
уникальная информация по те пл алл:
* компоненты и технологии
автоэлектроника
'S телефония
теле-, аудио- и видеотехника
силовая электроника
▼ бытовая и офисная техника
будни сервиса
новости производителей
измерительная техника и обору/
J фототехника
Рекомендации по ремонту техники
Высококачественные схемные материа
Уважаемые читатели!
Вы можете оформить подписку на наш журнал в редакции с любого •
СТОИМОСТЬ ПОДПИСКИ
НА 2008 ГОД - 960 РУБ., НА ПОЛУГОДИЕ — 480 РУБ. .
Для этого Вам небходимо перевести (желательно, через Сбербанк) на счет редакции, согласно 9а* **°^“**^^®**й1
сумму с обязательным указанием Вашего почтового адреса (в том числе почтового индекса] и
«PEMOt IT и СЕРВИС 21». ИЩ 7710287216КПД77