Как выбрать аппарат для инверторной сварки

Данная статья носит информативный характер. Чтобы узнать цены, сроки, наличие, аналоги, перейдите в каталог

Сварочный аппарат переменного тока своими руками

Сварка переменным током в быту получила наибольшее распространение по целому ряду причин. В первую очередь, это связано с большей надёжностью сварочных аппаратов переменного тока и их дешевизной. На производстве, в основном, используются сварочные аппараты постоянного тока.

К тому же, сделать простой сварочный аппарат переменного тока куда проще, чем постоянного. Для его самостоятельного изготовления, потребуются:

Сварочный аппарат переменного тока своими руками
  1. Листовой текстолит толщиной в 2 мм, для изготовления каркаса обмоток трансформатора;
  2. Провод ПЭВ-2 (1,9 или 2,7 мм) для намотки первичной обмотки трансформатора;
  3. Алюминиевая шина 5 на 6 мм (30 мм2), будет использоваться для намотки вторичной обмотки трансформатора;
  4. Пропиточный лак, для промазки каждого слоя первичной обмотки трансформатора сварочного аппарата;
  5. Киперная лента или тонкая хлопчатобумажная ткань, для изоляции вторичной обмотки.
  6. Пластины холоднокатаной трансформаторной стали, шириной не более 40 мм и толщиной в 0,35 мм, будут нужны для сборки сердечника трансформатора.

Можно заменить холоднокатаную трансформаторную сталь листовой. Сначала сталь нужно порезать болгаркой на полосы, а затем разделить их на равные фрагменты длиной в 108 и 186 мм. Обязательно заусеницы на краях полос, следует аккуратно снять посредством надфиля.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

Особенности проведения расчета параметров трансформатора для сварочного устройства

Изготовление самодельного сварочного трансформатора требуется начинать с проведения расчета всех технических параметров.

Особенности проведения расчета параметров трансформатора для сварочного устройства

Трёхфазный стержневой трансформатор.

При подготовке к изготовлению трансформатора требуется рассчитать несколько технических параметров оборудования, от которых полностью зависит нормальная работа сварочной установки. Основными параметрами, требующими проведения расчетов, являются следующие:

Особенности проведения расчета параметров трансформатора для сварочного устройства
  • площадь поперечного сечения сердечника;
  • площадь сечения провода первичной обмотки;
  • площадь поперечного сечения провода вторичной обмотки.

При осуществлении расчетов в обязательном порядке требуется учитывать максимальную мощность, которую будет иметь сварочный агрегат. Например, при потребляемой мощности в 5 кВТ площадь поперечного сечения провода первичной обмотки должна составлять около 5 мм². При изготовлении обмотки лучшим вариантом будет, если площадь поперечного сечения составит 6-7 мм². При указанных параметрах потребляемой мощности первичной обмотки и поперечном ее сечении вторичная обмотка должна иметь поперечное сечение в 30 мм² (без учета изоляционного материала).

Особенности проведения расчета параметров трансформатора для сварочного устройства

Перед проведением намотки катушек на сердечник требуется рассчитать не только количество витков, но и длину провода. Первичная обмотка должна иметь напряжение, которое является более низким, нежели в бытовой сети. Для того чтобы понизить напряжение на соответствующее значение, требуется рассчитать количество витков на 1 вольт напряжения для этой цели. Используется формула n=48/Sм, где Sм – площадь сечения сердечника, выраженная в квадратных сантиметрах.

Читайте также:  Выбираем лучшую электропилу: 15 топовых моделей 2021 года

При хорошем, качественном магнитопроводе n=0,9-1. Исходя из этого, общее количество витков катушки определяется в соответствии с формулой W1=U1/n, следовательно, при оптимальных показателях магнитопровода получается около 200-300 витков, в зависимости от поперечного сечения магнитопровода. В зависимости от количества витков выбирается длина медного провода. Показатели вторичной обмотки рассчитываются аналогичным образом.

Особенности проведения расчета параметров трансформатора для сварочного устройства

ДРУГИЕ МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ

Помимо трех перечисленных основных методов сварки, используются и другие, особенно в промышленном производстве. Кратко опишем некоторые из них.

Плазменная сварка. Источником теплоты здесь служит плазменная струя, получаемая при ионизации рабочего газа между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие, либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Оба эти способа в промышленном производстве применяются чаще для наплавки и резки, чем для собственно сварки.

Контактная сварка. При ней соединенные заготовки или их соприкасающиеся участки прижимаются друг к другу, разогреваются электричеством до состояния пластического деформирования, а затем дополнительно сжимаются. Среди большого количества разновидностей контактной сварки можно выделить точечную, стыковую, рельефную и шовную.

При точечной сварке свариваемые детали соединяются внахлест, зажимаются между двумя электродами, затем включается импульс тока небольшого напряжения (несколько вольт) и значительной силы, до нескольких тысяч ампер. Таким образом, между деталями образуется сварная точка или сразу две, если электроды подводятся с одной стороны, а с другой подложена токопроводящая подкладка. Контактная сварка требует хорошей подготовки поверхностей, пригодна для многих металлов и сплавов, особенно популярна для сварки тонких листов. Коробление листов при этом невелико, качество (при должных параметрах сварки) также на высоте. Именно так, например, собирают автомобильные кузова на заводе. Метод хорошо поддается автоматизации, но может использоваться и в ручном режиме.

Трансформаторный сварочный аппарат

Сварочный трансформаторный полуавтомат является самым востребованным и доступным оборудованием для проведения электродуговых работ по сварке. С его помощью новичок либо опытный сварщик может припаивать друг к другу детали из металла в толщину 0,15-3 сантиметра.

Кроме этого сварочное оборудование также отлично подходит для резки стального материала, при условии, что температура от пропан-кислородного пламя будет низкая. Его структура достаточно простая и имеет всего две обмотки – первичную и вторичную.

Чтобы регулировать силу тока допустимо удалить или приблизить обмотку. Некоторые модели обладают ступенчатым переключением, которое отсекает кусок обмотки и уменьшает расстояние между напряжением.

Достоинства использования

Схема устройства сварочного трансформатора. К достоинствам полуавтоматической ПДГ следует отнести несколько пунктов:

Трансформаторный сварочный аппарат
  • обладает высокой силой ток 300 -500 ампер;
  • хорошая цена на трансформаторный полуавтомат;
  • эксплуатация с использованием электродов с диаметром в 1,6-7 миллиметров;
  • легкость в изучении процесса в сфере сварки, им пользоваться может как новичок, так и профессионал.

Недостатки

Минусов практически у этого оборудования нет:

  1. Зачастую расплавленный материал разбрызгивается по поверхности, из-за чего электроды находятся в перерасходе.
  2. Многие аппараты понижают силу тока только до конкретной отметки – 80 ампер, это мешает сваривать тонколистовое железо.
  3. Трансформатор издает достаточно громкий гул. Из-за чего звук может надоесть, как самому мастеру, так и окружающим.

Формулы для расчета сварочного трансформатора — Сварка

  • Современные сварочные аппараты в рубрике сварочное оборудование.
  • Рассчитаем маломощный сварочный трансформатор, предназначенный для работы от сети переменного тока 220 В, 50 Гц и обеспечивающий максимальный сварочный ток Iм = 150 А. Расчет сварочного трансформатора
  • Максимальное напряжение дуги, соответствующее максимальному сварочному току, можно рассчитать по формуле:
  • Uдм = 20 + 0,04 × Iм = 20 + 0,04 × 150 = 26 В
Читайте также:  12 лучших фрезеров по дереву для дома и столярной мастерской

Напряжение холостого хода Uхх (напряжение на вторичной обмотке ненагруженного трансформатора) должно быть в 1,8—2,5 больше максимального напряжения дуги, т.е.

Формулы для расчета сварочного трансформатора — Сварка

Uхх = Uдм × (1,8…2,5) = 26 × (1,8…2,5) = 47…65 В.

При повышении Uхх улучшается устойчивость и начальное зажигание дуги. Однако ГОСТ95-77Е ограничивает максимальное действующее напряжение на уровне 80 В. Выберем напряжение холостого хода Uхх = 65 В, что обеспечит наилучшие условия горения дуги и не противоречит требованиям ГОСТ.

  1. Для дальнейших расчетов, допустим, что наш магнитный материал имеет максимальную индукцию Вm = 1,42 Тл. Найдем габаритную мощность сварочного трансформатора Рг:
  2. Рг = Iм × Uхх = 65 × 150 = 9750 ВА.
  3. По общеизвестной формуле определяем:
  4. SоSс = (100 × Рг)/(2,22 × Вm × J × F × Ко × Кс), см4,
  5. где J — плотность тока в обмотках (8 А/мм² для меди (Cu), 5 А/мм² для алюминия (Al) и 6,5 А/мм² для комбинированной медно-алюминиевой (CuAl) обмотки); F – частота сети, Гц;
  6. Ко — коэффициент заполнения окна (0,33—0,4);
  7. Кс — коэффициент заполнения стали (0,95).

Пусть первичная обмотка выполняется медным проводом, а вторичная — алюминиевым, тогда:

  • SоSс = (100 × 9750)/(2,22 × 1,42 × 6,5 × 50 × 0,33 × 0,95) = 3035 см4,
  • Для стержневых трансформаторов рекомендуются следующие соотношения размеров:
  • X = 1,6; Y = 2; Z = 2,5 – 5,
  • где X = c/a, Y = b/a, Z = h/ Z = 4, то SоSс = a4 × 12,8
  • Отсюда можно найти размер a сердечника, см:
  1. Выбираем a = 4 см. Зная размер а, найдем размеры c, Ь, h:
  2. с = a × X = 4 × 1,6 = 6,4 см; b = a × Y = 4 × 2 = 8 см;
  3. h = a × Z = 4 × 4 = 16 см.
  4. Определим ЭДС одного витка трансформатора:
  5. Eв = 4,44 × 10-4 × Вm × F × Sс × Кс == 4,44 × 10-4 × 1,42 × 50 × 32 × 0,95 = 0,958 В / вит.
  6. Количество витков вторичной обмотки:
  7. W2 = Uхх / Eв = 65 / 0,958 = 68 витков.
  8. Сечение алюминиевого провода вторичной обмотки:
  9. S2 = Iм / JAl= 150 / 5 = 30 мм² (можно использовать алюминиевую шину сечением 5×6 мм²).
  10. Количество витков первичной обмотки:
  11. W1 = U1 / Eв = 220 / 0,958 = 230 витков.
  12. Найдем максимальный ток первичной обмотки:
  13. I1м = Iм × W2 / W1 = 150 × 68 / 230 = 44,35 А.
  14. Сечение медного провода первичной обмотки:
  15. S1 = I1м / JCu = 44,35 / 8 = 5,54 мм².
Формулы для расчета сварочного трансформатора — Сварка
    Так как трансформатор стержневой, то первичная (и вторичная) обмотка находится на двух катушках:
  • если катушки включаются параллельно, то они должны содержать по 230 витков провода ПЭВ-2 Ø 1,9 мм (2,827 мм²);
  • если катушки включаются последовательно, то они должны содержать по 115 витков провода ПЭВ-2 Ø 2,7 мм (5,7 мм²).

Как осуществить расчет сварочного трансформатора по параметрам сердечника

  • Дата: 18-05-2015

Технические характеристики сварочного трансформатора ТДМ-У2

Напряжение питания сети, В 380
Количество фаз 1
Частота, Гц 50
Номинальный сварочный ток трансформатора, А 500
Номинальное рабочее напряжение, В 40
Номинальный режим работы ПН % 60
Пределы регулирования сварочного тока, A (min-max) 100-500
Напряжение холостого хода, В (min-max) 60-70
Максимально потребляемый из сети ток, А 90
Способ регулирования сварочного тока механический, плавный
Мощность потребления (не более), кВА 34,2
Мощность выходная при сварке, кВА 20
Габаритные размеры трансформатора, мм 380x570x620
Macca сварочного трансформатора, кг 95

Технические характеристики сварочного трансформатора ТДМ-602 У2.

Напряжение питания сети, В 380
Количество фаз 1
Частота, Гц 50
Номинальный сварочный ток трансформатора, А 600
Номинальное рабочее напряжение, В 44
Номинальный режим работы ПН % 60
Пределы регулирования сварочного тока, A (min-max) 120-600
Напряжение холостого хода, В (min-max) 70-80
Максимально потребляемый из сети ток, А 120
Способ регулирования сварочного тока механический, плавный
Мощность потребления (не более), кВА 45,6
Мощность выходная при сварке, кВА 26,4
Габаритные размеры трансформатора, мм 400x620x520
Macca сварочного трансформатора, кг 150
Читайте также:  Как сделать снегоочиститель своими руками для мотоблока

Технология применения конденсаторной сварки

Технология несложная и доступна для применения в домашних условиях. Прежде чем приступить к сварке, места соединений на заготовках очищают от грязи, ржавчины, окалины. Затем детали совмещают в нужном положении и кладут между электродами. С помощью рычага подвижным электродом заготовки прижимают друг к другу и нижнему контактору. Пусковой кнопкой подают импульс тока.

После окончания разряда электроды кратковременно удерживают в сжатом положении, чтобы расплавленный металл затвердел под давлением. Затем под верхний электрод подставляют следующее место сварки. Этой паузы достаточно для зарядки конденсатора. Операцию повторяют необходимое количество раз. По размеру участок сварки должен в 2 -3 раза превышать толщину тонкой заготовки.

Если требуется сварить деталь толщиной до 0,5 мм с массивной заготовкой, пользуются упрощенным способом. Один из электродов крепят зажимом к любому месту толстой заготовки, а вторым рукой прижимают тонкую к точке сварки. Нажимают пусковую кнопку и т. д.

После сборки конденсаторного аппарата можно заняться его усовершенствованием. Сделать пусковую кнопку в виде педали, чтобы освободить руки, собрать светодиодный блок индикации уровня заряда конденсаторной батареи. Если вместо простого использовать автотрансформатор, можно регулировать напряжение разряда в широком диапазоне.  Полезно составить таблицу режимов сварки в зависимости от марки и толщины металла, изменяя количество витков и сопротивление резистора в цепи управления тиристором.

Мощность трансформатора

Мощностный диапазон в среднем варьируется от 2,5 до 20 кВт и более. На что влияет данная характеристика сварочного трансформатора? Вопреки распространенному мнению, мощность в данном случае не указывает на способности оборудования работать с теми или иными заготовками. Как уже отмечалось выше, производительность в большей степени зависит от силы тока. Однако, мощность определяет энергетический потенциал устройства с точки зрения возможностей обслуживания определенных задач с подключением силы тока конкретной величины.

В качестве примера стоит рассмотреть один из самых мощных на российском рынке профессиональных сварочных трансформаторов – «ТДМ-402» от предприятия «Уралтермосвар». Его мощностный показатель составляет 26,6 кВт. Именно благодаря этой величине данный преобразователь позволяет работать с силой тока в диапазоне от 70 до 460 А. Очевидно, что вырастают и требования к напряжению – используется трехфазная сеть на 380 В. Что это дает на практике? Аппарат позволяет работать при интенсивных нагрузках с повышенной силой тока в длительных временных сеансах. Если бы речь шла об аналогичных рабочих показателях, но с меньшей мощностью, то в процессе выполнения тех же операций оборудование могло бы перегреваться и в принципе не поддерживать достаточную производительность.

Принцип работы

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в постепенном понижении напряжения до уровня 60-80В и одновременном повышении силы тока до 40-500 А. Прибор при эксплуатации чаще всего поддерживает переменный ток. Однако есть и другие разновидности, выдающие постоянный электрический поток. Их называют выпрямителями.

Работа оборудования происходит по единому принципу. При подключении напряжения по первичному контуру проходит переменный ток. Он создает магнитный поток. В обеих обмотках индуцируется электродвижущая сила. Ее можно соотнести с количеством витков обмотки.

Например, первая обмотка имеет 100 витков, а вторая – 5. Коэффициент трансформации в этом случае равен 100:5 = 20. Если это оборудование подключить к бытовой сети, на выходе получится напряжение 220:20 = 11В.

Чтобы поменять нагрузку, сварщики меняют зазор магнитопривода. При его увеличении сила тока уменьшается. И, наоборот. Чтобы подобрать необходимое значение напряжения для сварки, определяется требуемое количество витков вторичной обмотки.