Новости
739 0

Сварочный трансформатор. Схема работы и параметры выбора

Тот, кто имеет свой дом, знает, как часто приходится заниматься ремонтом, что-то конструировать или строить. Поэтому в хозяйстве обязательно должны быть различные инструменты. Нередко приходится выполнять операции с металлом: отрезать, соединять его. Иногда можно обойтись простыми скрутками, болтовыми соединениями, но в некоторых случаях единственным вариантам остается сварка. Самый простой способ в этом случае – электродуговая сварка, а самый доступный и надежный аппарат – это сварочный трансформатор.

Трансформаторный агрегат хорош тем, что работает от любой розетки, где имеется стандартное переменное напряжение, а внутренняя схема сварочника настолько проста, что там абсолютно нечему ломаться.

Отличия от инверторного аппарата

Такое оборудование отличается от трансформаторного следующими характеристиками:

  1. Небольшой вес. Если масса трансформатора составляет около 35 кг, то у инвертора она не превышает 15 кг. Это помогает легко перемещать аппарат во время работы.
  2. Отсутствие трансформатора в конструкции. Это исключает расход энергии на нагрев обмоток и перемагничивание магнитопровода. Коэффициент полезного действия увеличивается. При использовании электрода диаметром 3 мм расход энергии не превышает 4 кВт. При тех же условиях этот параметр у трансформатора составляет 7 кВт.
  3. Возможность получения тока с любыми вольт-амперными показателями. Аппараты инверторного типа применяют при сварке всех металлов. Они работают с нержавеющей, легированной сталью, медью, алюминием.
  4. Режимы функционирования. Инвертор не требует частых перерывов, необходимых для охлаждения.
  5. Возможность тонкой настройки. Сварщик выбирает показатели силы тока и напряжения в широком диапазоне. С помощью инвертора можно варить в разных пространственных положениях. При этом образуется наименьшее количество брызг расплавленного металла.

Популярные модели

ЗУБР ЗТС-200 – компактный трансформатор, которым можно варить сталь низкоуглеродистой марки. Установка может брать питание как от трехфазной, так и от однофазной сети, что выбирается специальным переключателем. Прибор обеспечивает сварной ток в диапазоне от 60 до 200 ампер, чего достаточно для решения бытовых задач при работе с металлами толщиной не более 6 мм. Во избежание перегрева модель снабжена тепловым предохранителем.

Читайте также: Температура плавления оплетки медных проводов

PRORAB FORWARD 180 – дешевый маломощный сварочный трансформатор для работы с чугуном и сталью. На нем применяют электроды диаметром не более 4 мм, мощность сварного тока не превышает 180 ампер. Запитывать устройство можно от 380 и 220 В. Производитель укомплектовал сварочник силовыми проводами с крокодилом и держателем электродов, щитком для защиты лица, щеткой по металлу и удалителем шлака.

ELITECH АС 200Т – сварочный трансформатор полупрофессиональной категории с питанием от сети любого типа. Мощная модель (в пределах 10 кВт), которая рассчитана на продолжительную непрерывную работу с выдачей максимального тока 200 ампер. Допустимо работать тонкими электродами от 1.6 до 4 мм толщины. Пользователи отзываются о сварочнике как об очень неприхотливом устройстве.

Изучите продукт! Самое лучшее при выборе сварочного трансформатора – изучить наиболее удачные технические параметры для такой категории устройств и сопоставить их с параметрами реальных моделей, предлагаемых на рынке.

Конструкция сварочного трансформатора

Такой аппарат включает несколько узлов, которые создают электрическую дугу, способную расплавлять сталь. Компоненты изменяют параметры токов, поступающих от сети.

Агрегат понижает напряжение, увеличивая ампераж.

Сварка металлов становится возможной благодаря узлам, входящим в конструкцию аппарата:

  • магнитопроводу;
  • первичной обмотке из изолированного кабеля;
  • винту;
  • подвижной вторичной обмотке из неизолированного провода;
  • ходовой гайке;
  • рукоятке, вращающей винт;
  • зажимам для фиксации кабелей;
  • охлаждающей системе.

Рекомендуем к прочтению Выбор маски «хамелеон»

Магнитопровод не влияет на параметры тока, он лишь формирует магнитное поле. Для этого применяется набор стальных пластин, покрытых оксидным составом. Некоторые трансформаторы включают дополнительные компоненты, улучшающие работу оборудования.

Что нужно для сборки инвертора

Основной задачей сварочного инвертора является преобразование силы тока, достаточной для использования в хозяйстве. Работа электродом производится на расстоянии 1 см для получения прочного шва. Изготовление самодельного сварочного инвертора происходит по плану, в соответствие со схемой.

Первично изготавливается блок питания, для его составляющих понадобиться:

  • Трансформатор, имеющий сердечник из ферритного материала.
  • Обмотка трансформатора с минимальным количеством витков – 100 шт., сечением 0,3 мм.
  • Вторичная обмотка изготавливается из трех частей, внутренняя состоит из 15 витков с сечением провода 1 мм, средняя с таким же количеством витков сечением 0,2 мм, наружный слой 20 завитий диаметром не менее 0,35 мм.

Самодельный инвертор необходимо изготавливать в соответствие с требуемыми характеристиками. Для стабильной, устойчивой к перепадам напряжения работы, обмотки используются на полной ширине каркаса. Алюминиевые провода не способны обеспечить достаточную пропускную способность дуги, имеют нестабильный теплоотвод. Качественный аппарат изготавливается с медной шиной.

Читайте также: Последствия бездоговорного и безучётного потребления электроэнергии

Разновидности и классификация устройств

Классификация сварочных агрегатов осуществляется по следующим характеристикам:

  1. Размерам и весу. Приборы бывают компактными переносными или стационарными, перемещаемыми с помощью колес или тельфера (подвесного грузоподъемного устройства).
  2. Напряжению холостого хода сварочного трансформатора. В разных моделях приборов этот параметр составляет от 48 до 70 В.
  3. Максимальной силе тока. У промышленных моделей этот параметр достигает 1000 А, у бытовых – 50-400 А.
  4. Напряжению потребляемого тока, числу фаз. Выделяют одно- или трехфазные виды.
  5. Характеру подачи. Аппарат может вырабатывать ток непрерывно или импульсно.
  6. Диаметру подключаемых электродов.

Характеристики самодельного инвертора и материалы для его сборки

Для эффективной работы устройства понадобиться использовать качественные материалы. Некоторые части возможно применить от старых блоков питания или найти на разборках радиодеталей. Основные технические характеристики устройства:

  • Потребляемое напряжение составляет 220 Вольт.
  • На входе сила тока не менее 32 ампер.
  • Сила тока, производимая аппаратом – 250 А.

Читать также: Виды насадок для болгарки

Схема сборки сварочного инвертора

Основная схема сварочного инвертора состоит из блока питания, дросселей, силового блока. Для изготовления устройства понадобятся инструменты и детали:

  • Комплект отверток для демонтажа и дальнейшей сборки.
  • Паяльник, необходим для соединения электронных элементов.
  • Нож и полотно по металлу для изготовления правильной формы конструкции.
  • Кусок металла толщиной 5-8 мм для формирования корпуса.
  • Саморезы или болты с гайками для крепления.
  • Платы для электронных схем.
  • Медные изделия в виде проводов, служат для обмотки трансформатора.
  • Стеклоткань либо текстолит.

В домашнем обиходе пользуется популярностью самодельный сварочный инвертор однофазного типа, сделанный своими руками.

Сварочный инвертор однофазного типа

Такой инвертор питается от бытовой сети 220 В, бывают случаи, когда необходимо изготовить устройство, питание которого происходит от трехфазной сети 380 В. Такие аппараты отличаются повышенной эффективностью и мощностью, используются при массовых работах.

Принцип работы с характеристиками

Приборы для трансформаторной сварки функционируют следующим образом:

  1. Ток из электрической сети попадает на первичную обмотку. Здесь появляется магнитный поток, направляющийся в сторону сердечника.
  2. Напряжение передается на вторичную обмотку.
  3. Ферромагнитный сердечник генерируют магнитное поле. В 2 обмотках образуются электродвижущие силы переменного характера.
  4. Разница в числе витков катушек помогает менять параметры тока на необходимые для сварки вольт-амперные показатели. По этим значениям выполняют расчет характеристик трансформаторного агрегата.

Число витков обмотки напрямую связано с выдаваемым напряжением. Намотанная в большем количестве вторичная катушка повышает силу тока. Трансформаторный сварочный аппарат относится к приборам понижающего вида. Число витков первичной обмотки в нем больше, чем вторичной. Регулировать силу выходного тока можно, меняя величину зазора между катушками.

Холостой ход

Принцип работы сварочного трансформатора включает 2 режима: холостой и с нагрузкой. Во время сварки вторичная катушка создает замыкание между деталью и электродом. Мощная дуга плавит материал, образуя шов. После завершения сварки вторичная цепь разрывается. Аппарат начинает работать на холостом ходу.

Рекомендуем к прочтению Как выбрать сварочный светофильтр

Читайте также: Изоляция проводов и кабелей — назначение и разновидности

Такой режим функционирования должен быть безопасным для пользователя. Максимальная величина напряжения – 48 В. Если показатель превышает допустимые значения, срабатывает автоматический ограничитель. Заземление корпуса агрегата обеспечивает дополнительную защиту сварщика от поражения током.

Какие характеристики учитывать при покупке

Помните! При покупке сварочного аппарата на базе трансформатора нужно осознавать, что этот прибор хорош своей простотой, но редко можно получить на нем красивый сварной шов. Поэтому недорогие аппараты такого типа подойдут только для бытовых нужд без претензий на профессиональную сварку. Если же брать серьезные трансформаторные агрегаты с системой стабилизации дуги, то они будут прилично стоить и должны себя оправдывать.

Осуществляя выбор сварочного оборудования, смотрят на следующие параметры:

  1. Величину сварочного тока, которая у слабых бытовых моделей не более 200 ампер, у полупрофессиональных будет доходить до 300 ампер, у мощных производственных моделей превышает отметку в 300 ампер.
  2. Толщину электрода и тип, с которым способен работать аппарат. Для сварки тонкостенных и средних по толщине металла заготовок подойдет сварочник, работающий с 2- и 5-миллиметровыми электродами, для сварки толстых стенок агрегат должен иметь возможность плавить электроды диаметром свыше 5 мм.
  3. Мощность потребления и выходная КПД. Более мощные трехфазные агрегаты чаще используют как промышленное оборудование.

Схемы модификаций

В конструкцию стандартного аппарата нередко вносят изменения, помогающие улучшить эксплуатационные характеристики.

С шунтом

Рассеиванию магнитного поля способствует смена пространственного положения компонентов магнитопровода.

При смещении стальных элементов повышается сопротивление потока, идущего по воздуху.

При полном введении шунта параметр начинает зависеть от расстояния между деталью и компонентами магнитопровода. Аппараты, имеющие такой принцип действия, предназначены для использования в промышленных условиях.

С обмоткой по секциям

Такая схема сварочного аппарата считается устаревшей. Ранее это оборудование использовалось в бытовых и промышленных условиях. Имеется несколько вариантов выбора числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Тиристорные аппараты

Для изменения напряжения и силы тока применяется фазовый сдвиг тиристоров. При сборке однофазного аппарата используют 2 детали, устанавливаемые друг напротив друга. Тиристоры настраивают симметрично и синхронно.

В полупроводниковых трансформаторах эти элементы размещают на первичной обмотке, что объясняется следующими причинами:

  1. Сила вторичного тока в таких устройствах выше, чем в тиристорах.
  2. При установке последних на первичной катушке повышается КПД. Это объясняется снижением потерь напряжения.

Поэтапное описание сборки

Сборка блока питания. В качестве основы трансформатора рекомендуется брать феррит 7×7 или 8×8. Устройство первичной обмотки осуществляется намоткой проволоки по ширине сердечника. Это улучшает работу устройства при перепадах напряжения. Используются медные провода (проволока) ПЭВ-2, а при отсутствии шины провода соединяют в пучок. Первичная обмотка изолируется стеклотканью. После слоя стеклоткани сверху наматываются витки экранирующих проводов.

Корпус. Этим важным элементом может служить старый системный блок компьютера, в котором есть достаточно необходимых отверстий для вентиляции. Использоваться может старая 10-литровая канистра, в которой можно проделать отверстия и разместить кулеры. Для повышения прочности конструкции из корпуса размещают металлические уголки, закрепляющиеся болтовыми соединениями.

Силовая часть. Роль силового блока играет понижающий трансформатор. Его сердечники могут быть двух видов: Ш 20×208 2000 нм. Между обоими элементами должен быть зазор, что обеспечивается с помощью газетной бумаги. При устройстве вторичной обмотки витки наматываются в несколько слоев. На вторичную обмотку укладывается три слоя проводов, и между ними помещается прокладка из фторопласта. Между обмотками располагают усиленный слой изоляции, позволяющий избежать пробоя напряжения на вторичную обмотку. Конденсатор должен быть напряжением не менее 1000 В.

Для обеспечения циркуляции воздуха между обмотками оставляется воздушный зазор. На ферритовом сердечнике собирают трансформатор тока, включающийся в цепь к плюсовой линии.Сердечник обматывается термобумагой, в качестве которой лучше использовать кассовую ленту. Выпрямительные диоды крепят к алюминиевой пластине радиатора. Выходы диодов соединяют неизолированными проводами, сечение которых равно 4 мм.

Инверторный блок. Основным предназначением инверторной системы является преобразование постоянного тока в переменный с большой частотой. Для ее увеличения используются полевые транзисторы, работающие на закрытие и открытие с высокой частотой. Использовать рекомендуется не один мощный транзистор, а реализовать схему на основании двух менее мощных. Нужно это для стабилизации частоты тока. В схеме должны присутствовать конденсаторы, соединяющиеся последовательно.

Система охлаждения. На стенке корпуса устанавливаются вентиляторы охлаждения, для чего могут быть использованы компьютерные кулеры. Они необходимы для охлаждения рабочих элементов. Чем больше их используется, тем лучше. Обязательно устанавливается два вентилятора для обдувки вторичного трансформатора. Один кулер обдувает радиатор, благодаря чему предотвращается перегрев рабочих элементов — выпрямительных диодов.

Стоит воспользоваться вспомогательным элементом — термодатчиком, который рекомендуется устанавливать на нагревающемся элементе. Датчик срабатывает при достижении критической температуры нагрева какого-либо элемента. После его срабатывания питание устройства отключается.

В процессе работы инверторная сварка быстро нагревается, поэтому обязательно должно быть два мощных кулера. Эти кулеры или вентиляторы помещаются на корпус устройства, чтобы работали на вытяжку воздуха. Свежий воздух поступает в систему через отверстия в корпусе. В системном блоке данные отверстия уже имеются, а при использовании любого другого материала не забудьте об обеспечении притока свежего воздуха.

Пайка платы. Ключевой фактор, ведь схема основана на плате. Транзисторы и диоды на ней важно смонтировать встречно друг к другу. Монтируется плата между радиаторами охлаждения, при помощи чего и соединяется цепь электроприборов. Рассчитывается питающая цепь на 300 В напряжения. Дополнительное расположение конденсаторов 0,15 мкФ позволяет сбрасывать избыток мощности обратно в цепь. На выходе трансформатора помещаются конденсаторы и снабберы, при помощи которых гасится перенапряжение на выходе вторичной обмотки.

Читать также: Как варить дюраль инвертором

Настройка, отладка работы. После сборки инверторной сварки требуется еще ряд процедур, в частности, настройка функционирования. Для этого к ШИМ (широтно-импульсному модулятору) надо подключить 15 В напряжения и запитать кулер. Дополнительно в цепь включают реле через резистор R11. Реле в цепь включается во избежание скачков напряжения в сети 220 В. Важно проконтролировать включение реле, а затем подать питание на ШИМ. В итоге должна получиться картина, когда прямоугольные участки на диаграмме ШИМ должны исчезнуть.

Читайте также: Что такое опс в электрике и как его правильно подключить

О правильности соединения можно судить, если при настройке реле выдает 150 мА. Если сигнал слабый, значит, платы соединены неправильно. Возможно, пробита одна из обмоток. Для устранения помех укорачиваются все питающие электропроводы.

Плюсы и минусы

К положительным качествам трансформаторного оборудования относятся:

  1. Высокий коэффициент полезного действия, простота эксплуатации и обслуживания. Ремонт устройства не сопряжен с большими тратами, что позволяет использовать его в домашних условиях.
  2. Низкая стоимость.

Из недостатков выделяют:

  1. Нестабильность дуги. Это связано с параметрами переменного тока. Для работы с такими аппаратами используются специализированные электроды.
  2. Перепады выходного напряжения, негативно отражающиеся на качестве сварного шва.
  3. Невозможность применения для соединения деталей из цветных металлов или нержавеющей стали.
  4. Габариты и большой вес, вызывающие трудности при перемещении.

Рекомендуем к прочтению Особенности настройки сварочной маски Хамелеон

Особенности выбора сварочного трансформатора

Решая, какой аппарат купить, учитывают следующие критерии:

  1. Типы свариваемых металлов, параметры будущих швов. Для работы со сталью достаточно ручного оборудования с постоянным или переменным током. Эксплуатационные качества трансформатора позволяют варить изделия из любых черных металлов.
  2. Силу тока. В бытовых условиях достаточно агрегата, выдающего 200 А.
  3. Принцип действия. Полуавтоматические приборы надежны и просты в применении, однако отличаются высокой стоимостью. При использовании ручных агрегатов сварщику придется самостоятельно контролировать все параметры.
  4. Надежность фирмы-производителя.

Изготовление трансформатора и дросселя

Основной задачей трансформатора является преобразование напряжения высокочастотного тока при достаточной его силе. Сердечники могут быть использованы модели Ш20×208, в количестве двух штук. Зазор между деталями возможно обеспечить своими руками, используя обычную бумагу. Обмотка производится своими руками, медной полосой шириной 40 мм, толщина должна быть не менее 0,2 мм. Теплоизоляция достигается с использованием термоленты кассового устройства, она демонстрирует хорошую износостойкость и прочность.

Как сделать трансформатор для инвертора

Использование медного провода при обмотке сердечника недопустимо, т.к. он вытесняет силу тока на поверхность устройства. Для отвода излишнего тепла используется вентилятор или кулер от компьютерного блока питания, а также радиатор.

Инверторный блок отвечает за пропускную способность электрической дуги путем использования транзисторов и дросселей.

Для стабильного хода процесса сварки рекомендуется использовать несколько транзисторов в параллельной цепи, чем один более мощный элемент.

За счет этого происходит стабилизация тока на выходе, при процессе инверторной сварки своими руками, устройство издает меньше шума.

Конденсаторы, соединённые последовательно отвечают за несколько функций:

  • Резонансные выбросы минимизируются.
  • Потери ампер из-за конструктивных особенностей транзисторов, которые открываются намного быстрее, чем закрываются.

Самодельный трансформатор как основа для инвертора

Трансформаторы сильно нагреваются, за счет большого объема проходящего тока. Для контроля температуры используются радиаторы и вентиляторы. Каждый элемент монтируется на радиаторе из теплоотводящего материала, если имеется возможность установить один мощный кулер, то это сократит время сборки и упростит конструкцию.

Какие неисправности могут быть

При работе со сварочным трансформатором нередко возникают следующие проблемы:

  1. Отсутствие электрической дуги, отказ запуска охлаждающего вентилятора. Главная причина – нарушение целостности питающего кабеля. Реже обнаруживается повреждение других компонентов оборудования или активация защиты от перегрева.
  2. Отсутствие сварочной дуги при работающем вентиляторе. Наблюдается при нарушении связи между внутренними компонентами системы.
  3. Отсутствие электрической дуги при работающей сигнальной лампе. Такая проблема возникает при срабатывании защитного режима.
  4. Образование большого количества брызг. Качество шва сохраняется на низком уровне. Стоит проверить правильность подключения проводов, изменить полярность.

Как самому смонтировать аппарат

Главная часть самодельного агрегата – сердечник. Его изготавливают из трансформаторной стали, купить которую достаточно сложно. Полученная конструкция имеет вид прямоугольника с сечением более 55 см². При формировании первичной и вторичной катушек устанавливают регулирующий винт. С его помощью перемещают подвижную обмотку.

Сечение провода первой катушки должно составлять более 5 мм². Для сборки трансформатора используют кабели с жаропрочной изоляцией.

Вторичная обмотка формируется из медного проводника сечением 30 мм². На последнем этапе собирают текстолитовый корпус, который служит защитой сварщика от поражения током.

Самодельный сварочный аппарат

Собрать инвертор для сварки просто, так как существует множество схем. Возможно сделать сварку из блока питания компьютера, сбить для него ящик, но получится сварочник низкой мощности. Подробно о создании простого инвертора из компьютерного БП для сварки можно ознакомиться в интернете. Огромной популярностью пользуется инвертор для сварки на ШИМ — контроллере типа UC3845. Микросхема прошивается при помощи программатора, который можно приобрести только в специализированном магазине.

Для прошивки нужно знать основы языка «С ++», кроме того, возможно скачать или заказать уже готовый программный код. Перед сборкой нужно определиться с основными параметрами сварочника: максимально допустимый ток питания составляет не более 35 А. При токе сварки равной, 280 А, U питающей сети составляет 220 В. Если проанализировать параметры, можно сделать вывод о том, что эта модель по характеристикам превышает некоторые заводские модели. Для сборки инвертора следует руководствоваться блок-схемой на рисунке 1.

Схема БП является несложной, и собрать ее достаточно просто (схема 1). Перед сборкой нужно определиться с трансформатором и найти подходящий корпус для инвертора. Для изготовления БП- инвертора нужен трансформатор..

Этот трансформатор собирается на основе ферритового сердечника Ш7х7 или Ш8х8 с первичной обмоткой провода диаметром (d) 0,25..0,35 мм, количество витков 100.Несколько вторичных обмоток трансформатора должны иметь следующие параметры:

  1. 15 витков с d = 1..1,5 мм.
  2. 15 витков с d = 0,2..0,35 мм.
  3. 20 витков с d = 0,35..0,5 мм.
  4. 20 витков с d = 0,35..0,5 мм.

Перед намоткой нужно ознакомиться с основными правилами намотки трансформаторов.

Схема 1 — Схема блока питания инвертора

Навесным монтажом детали желательно не соединять, а сделать для этих целей печатную плату. Существует много способов изготовления печатной платы, но следует остановиться на простом варианте — лазерно-утюжной технологии (ЛУТ).Основные этапы изготовления печатной платы:

Читать также: График прогрева бетона в зимнее время

  1. Приобрести в специализированном магазине односторонний гетинакс с медной фольгой и хлористое железо.
  2. Изготовить макет печатной платы, используя программное обеспечение Sprint Layout.
  3. Распечатать на глянцевой бумаге, используя только лазерный принтер на самом высоком качестве. Обыкновенный струйный принтер для этих целей не подойдет.
  4. Прислонить распечатанный рисунок к медной фольге.
  5. При помощи нагретого утюга произвести перенос рисунка на фольгу, который должен получиться отчетливым.
  6. После этого выключить утюг и опустить плату в хлористое железо для вытравливания. Главное — не передержать и постоянно контролировать процесс, длительность которого зависит от концентрации хлористого железа.
  7. По окончании вытравливания нужно достать плату и промыть под проточной водой.

После изготовления трансформатора и печатной платы нужно приступить к монтажу радиокомпонентов по схеме блока питания сварочного инвертора.Для сборки БП понадобятся радиодетали:

  • 2 регулятора LM78L15.
  • TOP224Y.
  • Интегральная микросхема TL431.
  • BYV26C.
  • 2 диода HER307.
  • 1N4148.
  • MBR20100CT.
  • P6KE200A.
  • KBPC3510.
  • Оптопара типа PC817.
  • С1, С2: 10мк 450 В, 100мк 100 В, 470мк 400 В, 50мк 25 В.
  • C4, C6, C8: 0,1мк.
  • C5: 1н 1000 В.
  • С7: 1000мк 25 В.
  • Два конденсатора 510 п.
  • C13, C14 — 10 мк.
  • VDS1 — 600 В 2А.
  • Терморезистор типа NTC1 10.
  • R1: 47k, R2: 510, R3: 200, R4: 10k.
  • Резисторы гасящие: 6,2 и 30 на 5Вт.

После сборки БП нельзя подключать и проверять, так как он рассчитан именно для инверторной схемы.

Добавить комментарий