Самодельная мини сварка в домашних условиях. Мини сварочный аппарат своими руками для бытового использования. Соединения, электроды и обмотки

При выполнении в домашних условиях нетрудных и небольших по объему сварочных работ, каждый может собрать .

Для сборки не придется затрачивать большое количество денег, сил и времени. Также не нужно приобретать неоправданно дорогие модели подобного оборудования.

Чтобы изготовить мини сварочный аппарат своими руками из подручных средств, без особых финансовых затрат и сил нужно понимать как функционирует оборудование, после чего можно приступать к его производству в домашних условиях.

В первую очередь стоит определить нужную мощность подачи тока самодельного оборудования для сварки. Соединение деталей массивной конструкции требует большей интенсивности тока, а сварочные работы с тонкими металлическими поверхностями – минимальной.

Значение силы тока связано с выбранными электродами, которые будут использоваться в процессе. При сварке изделий до 5 миллиметров необходимо использовать стержни до 4 миллиметров, а в конструкции с 2 миллиметрами толщиной, стержни должны быть 1,5 миллиметра.

При использовании электродов в 4 миллиметра, сила тока регулируется до 200 ампер, в 3 миллиметра до 140 ампер, в 2 миллиметра – до 70 ампер и для самых маленьких до 1,5 миллиметров – до 40 ампер.

Сформировать дугу для сварочного процесса можно самому, используя сетевое напряжение, которое получается за счет работы трансформатора.

В комплект этого оборудования входит:

магнитопровод;
обмотка – первичная и вторичная.

Также трансформатор удастся изготовить самостоятельно. Для магнитопровода используются пластины из стали либо другого прочного материала. Обмотки необходимы чтобы непосредственно выполнять сварочную работу и иметь возможность подключать агрегат для сварки к сети в 220 вольт.

Трансформатор для сварочных работ.

Специализированные оборудования обладают дополнительными устройствами, обеспечивающими повышение качества и мощности дуги, что дает возможность самостоятельно регулировать значения силы тока.

Достаточно глубоко в эту тему уходить не стоит, поскольку один из самых простых способов собрать аппарат для сварки своими руками, .

Его особенность – работа с переменным током, благодаря чему обеспечивается выполнение качественного шва при сваривании металлических поверхностей. Такое оборудование может справиться с любой бытовой работой, где необходимо сварить металлические либо стальные конструкции.

Чтобы изготовить его необходимо подготовить:

Несколько метров кабеля с большой толщиной.
Материал для сердечника, который будет располагаться в трансформаторе.
Сам материал должен обладать повышенной проницаемостью с примагничиванием.

Оптимальный вариант, когда сердечник в форме стрежня имеет букву «П». В некоторых случаях ращрешено применять данную деталь в более измененной форме, к примеру, круглой из статора, изготовленной из поврежденного электрического двигателя.

Схема устройства сварочного трансформатора.

Однако стоит обратить внимание, что на такую форму обмотки накручиваются труднее. Лучше всего, когда сечение сердечника для классического сварочного оборудования, сделанного своими руками и используемого в бытовых целях, имело площадь около 50 см2.

Чтобы оборудование имело доступный вес, не стоит увеличивать в объеме сечение, однако технический эффект будет не на высшем уровне. Если площадь сечения вам не подходит, то её удастся посчитать самостоятельно, используя специальные схемы и формулы.

Первичная обмотка должны быть изготовлена из провода из меди, который будет обладать повышенными характеристиками: термическая стойкость, поскольку в процессе эксплуатации конструкции данная детали очень сильно нагревается.

Такая деталь должна обладать хлопчатобумажной либо стеклотканевой изоляцией. На крайний случай, возможно использовать провод из резины с изоляцией либо резиновую ткань, однако опасайтесь полихлорвиниловой обмотки.

Изоляция также изготавливается своими руками, с использованием хлопчатобумажной либо стеклоткани, а точнее её части по 2 см в ширину. Благодаря этим кускам получится обмотать провод, а затем пропитать его с помощью любого лака с электротехническим назначением. Такая изоляция не будет перегреваться после регулярного функционирования.

Аналогично приведенным выше расчетам удастся посчитать, какая площадь сечения обмотки – первичной и вторичной будет самой оптимальной. Зачастую вторичная обмотка имеет площадь около 30 мм2, а первичная обмотка до 7 мм2, с использованием стержня в 4 миллиметра диаметром.

Кроме этого простым способом нужно определить, насколько будет протягиваться кусок провода из меди и сколько витков понадобится, чтобы накрутить две обмотки. После этого наматываются катушки, а каркас изготавливается при помощи геометрических параметров магнитопровода.

Главное проследить, чтобы при надевании магнитопровода не было никаких сложностей. В первую очередь, необходимо правильно подобрать размер сердечника. Его лучше всего изготавливать по помощи электротехнического картона либо текстолита.

По такому же аналогу удастся изготовить конструкцию для сварки мелких деталей. Для дома можно использовать сварочный аппарат «мини» маленького размера.

Изготовление сварочного аппарата

На сегодняшний день практически невозможно и довольно-таки трудно сварить металл или обработать его надлежащим способом, не применяя сварочное оборудование. После того, как вы сделаете сварочный аппарат своими руками, вы сможете выполнять любые работы с металлическими изделиями.

Схема трансформатора с отдельным дросселем.

Чтобы изготовить качественный агрегат необходимо обладать знаниями и навыками, которые помогут понять схему сварочного аппарата постоянного тока или переменного, что является двумя вариантами сборки оборудования.

С целью домашнего использования лучше всего узнать, как сделать мини сварку.

Удобнее вызвать мастера или приобрести уже готовый агрегат, однако иногда это бывает слишком затратно, поскольку на выбор модели по различным параметрам, таким как масса для сварочного аппарата, количество вольтов на сварочный аппарат определить достаточно трудно.

Существует несколько типов сварочных аппаратов: работающих на переменном токе, постоянном, имеющие три фазы либо инверторные. Чтобы выбрать один из вариантов и начать сборку необходимо, рассмотреть каждую схему первых 2-х типов. Во время подготовительного процесса необходимо обратить внимание на стабилизатор напряжения.

На переменном токе

Чтобы изготовить самодельные сварочные аппараты необходимо подобрать показатель напряжения, самое лучшее это 60 вольт, ток лучше всего регулировать от 120 до 160 ампер.

Можно самостоятельно определить значение сечения необходимого провода для изготовления первичной обмотки трансформатора, который должен подсоединяться к сети в 220 вольт.

Сечение по параметрам площади не должно быть больше 7 мм2, поскольку к вниманию стоит отметить возможный перепад напряжения и возможной дополнительной нагрузки.

Исходя из вычислений, оптимальным размером диаметра жилы из меди под первичную обмотку, который уменьшает действие механизма, является 3 миллиметра. При выборе алюминия для провода, сечение умножается на значение 1,6.

Стоит отметить, провода нужно обмотать тряпкой, поскольку они должны быть изолированы. Дело в том, что под увеличением температуры провод может расплавиться и возникнет короткое замыкание.

При отсутствии необходимого провода, есть возможность заменить его жилой немного тоньше, приматывая её парно. Однако необходимо помнить, что обмотка толщина увеличится, из-за чего размеры сварочного оборудования будут большими. Под вторичную обмотку применяют большой толщины провод с большим количеством жил из меди.

На постоянном токе

Электрическая схема сварочника на постоянном токе.

Некоторые сварочные аппараты работают при помощи постоянного тока. Благодаря такому агрегату можно сваривать чугунные изделия и конструкции из нержавеющей стали.

Чтобы создать своими руками сварочный аппарат постоянного тока может потребоваться не больше получаса. С целью преобразования самоделки с переменным током, нужно, чтоб вторичная обмотка была подключена , который собирается на диоде.

В свою очередь, диод должен выдерживать ток с 200 ампер и обладать хорошим охлаждением. Чтобы подровнять значение тока можно воспользоваться конденсаторами, имеющие определенные характеристики и особенности напряжения. После этого агрегат собирается последовательно по схеме.

Дроссели используют в регулировке тока, а контакты, чтоб присоединить держатель. Дополнительные детали используются в передаче тока от внешнего носителя на место сваривания.

Чтобы эксплуатировать аппарат для сварки по его назначению необходимо, в первую очередь, разжечь электрическую дугу. Этот процесс легкий и выполняется следующими действиями: кончик электрода под определенным наклоном со стороны металлического покрытия подносим и чиркаем по поверхности конструкции.

Если действие совершено правильно и удачно, возникает вспышка небольших размеров, и материал расплавляется, после чего можно сваривать необходимые элементы.

При изготовлении мини сварочного аппарата своими руками необходимо руководствоваться рекомендациями по работе с ним. Чтобы сваривать элементы нужно держать стрежень в таком положении, чтобы он был на определенном расстоянии друг от друга свариваемых деталей. Это расстояние может быть равным сечению подобранного электрода.

Зачастую такой металл как углеродистая сталь присоединяется с прямым полярным током. Однако некоторые сплавы можно сварить только по обратной полярности тока. Кроме этого необходимо внимательно контролировать качество шва и как проплавляется конструкция.

Схема простого сварочного аппарата.

Стоит сделать акцент на том, что переменный ток, находящийся , может регулироваться эффективно и с плавностью. Зачастую никаких сложностей не возникает с настраиванием агрегата на необходимые параметры.

С небольшим показателем силы тока, шов выйдет некачественным, но и увеличенное значение не стоит выставлять, поскольку есть риск прожечь поверхность.

Если необходимо сварить поверхности небольшой толщины, то стержни подойдут с размером от 1 до 3 миллиметров, при этом сила тока должна варьироваться с отметками 20-60 А. С использованием электродов большого сечения можно сваривать металлические изделия до 5 миллиметров, однако в этом случае ток должен быть 100 А.

По завершению сварочного процесса, с использования самоделки, необходимо аккуратно убрать окалину легкими движениями, которая появляется на шве, после чего он чиститься специальной щеткой.

Благодаря этому действию вы сможете сохранить приятный эстетический вид у своего аппарата. Не стоит беспокоиться, если на первых парах чистка оборудования будет не сильно получаться. Этот навык нарабатывается на опыте и при условии выполнения всех рекомендаций по грамотной эксплуатации конструкции.

Итог

Подводя итоги, стоит отметить, что сварочные аппараты постоянного тока собирать значительно легче и они также удобны в эксплуатации, за счет своей маломощности.

По мнению специалистов, изготовить сварочный аппарат своими руками — не сложно.

Однако чтобы сделать его, нужно четко представлять себе для чего, для каких работ он будет применяться.

Самодельный аппарат комплектуется и собирается из доступных узлов и деталей. В качестве варианта для умельцев может рассматриваться и плазменный механизм.

Практика показывает, что при точном подборе комплектующих элементов аппарат будет служить долго и надежно.

Важно, чтобы электрическая схема была максимально простой. Иногда даже используют трансформатор от микроволновки.

Устройство должно работать от бытовой сети переменного тока напряжением 220 В.

Если выбрать в качестве рабочего напряжения 380 В, то схема и конструкция аппарата заметно усложнится.

Структурная схема сварочного аппарата

Для производства сварочных работ используются устройства, работающие на переменном и постоянном токе.

Схема любого аппарата включает в себя трансформатор (возможно использование трансформатора из микроволновки), выпрямитель, дроссель, держак, электрод. Именно в такой последовательности происходит протекание электрического тока по замкнутой цепи.

Цепь замыкается, когда между электродом и металлическими заготовками, которые нужно соединить, возникает электрическая дуга.

Чтобы качество сварного соединения было высоким, необходимо обеспечить устойчивое горение этой дуги.

А чтобы установить требуемый режим горения используется регулятор силы тока.

Аппараты постоянного тока применяют для сварки элементов из тонколистового металла. При этом способе сварки можно использовать любые электроды и электродную проволоку без керамической обмазки.

Держак электрода присоединяется к выпрямителю через дроссель. Это делается для того, чтобы сглаживать пульсации напряжения.

Дроссель представляет собой катушку медных проводов, которая намотана на любом сердечнике. Выпрямитель, в свою очередь, соединяется с вторичной обмоткой трансформатора.

Трансформатор включается в бытовую электросеть. Последовательность соединения проста и наглядна.

Преобразование напряжения переменного тока выполняется с помощью понижающего трансформатора.

Согласно закону Ома напряжение, которое индуцируется на вторичной обмотке трансформатора, уменьшается, а величина тока увеличивается с 4-х ампер до 40 и более.

Примерно такая величина требуется для сварки. В принципе, данное устройство можно назвать простейшим сварочным аппаратом.

И с помощью проводов присоединить к нему держак электрода. Но использовать держак в практических целях невозможно, поскольку схема не содержит других необходимых элементов.

И главное – в ней отсутствует регулятор величины тока. А так же выпрямитель и другие элементы.

Трансформатор считается основным элементом сварочного аппарата. Его можно купить или приспособить уже бывший в эксплуатации.

Многие мастера используют трансформатор от микроволновки, отработавшей свой срок. По своим габаритам и весу микроимпульсный элемент всегда занимает много места в конструкции.

Если рассмотреть сварочный агрегат в целом, то можно выделить три основных блока, которые она в себя включает:

блок питания;
блок выпрямителя;
блок инвертора.

Самодельный инверторный аппарат можно скомпоновать таким образом, чтобы он имел минимальные габариты и вес.

Такие устройства, рассчитанные на применение в домашнем хозяйстве, сегодня продаются в магазинах.

Преимущества инверторного аппарата перед традиционными агрегатами очевидны. В первую очередь, следует отметить компактность аппарата, удобство в эксплуатации, надежность.

Лишь одна составляющая в параметрах этого устройства вызывает озабоченность – его высокая стоимость.

Самые общие расчеты подтверждают, что сделать такой аппарат своими руками проще и выгоднее.

Основные элементы, практически, всегда можно найти среди электротехнических машин и приборов, которые оказались в запасниках. Или на свалке.

Простейший регулятор тока можно сделать из куска нагревательной спирали, которая используется в бытовых электрических плитах. Дроссель – из отрезка медной проволоки.

Радиолюбители придумали самый простой по схеме импульсный способ сварки. Он используется для крепления проводов к металлической плате.

Никаких сложных приспособлений – только дроссель и пара проводов. Регулятор силы тока тоже не нужен. Вместо него в цепь включается плавкая вставка.

Один электрод через дроссель подключается к плате.

В качестве второго — используется зажим типа «крокодил». Вилка с проводами включается в розетку бытовой сети.

Зажим с проводом резко прикладывается к плате в том месте, где его нужно приварить. Возникает сварочная дуга и в этот момент могут перегореть предохранители, которые находятся в электрическом щите.

Этого не происходит, потому что быстрее сгорает плавкая вставка. А провод остается надежно приваренным к плате.

Комплектация изделия

Самодельный собирается для того, чтобы выполнять мелкие работы в домашнем хозяйстве.

Все элементы, электронные приборы, провода и металлические конструкции необходимо скомплектовать в определенном месте. Там, где будет выполняться сборка изделия.

Дроссель можно использовать от арматуры люминесцентной лампы. Количество проводов, желательно медных, разного сечения нужно запасти побольше.

Если дроссель в готовом виде найти не удалось, то его нужно изготовить самостоятельно.

Для этого потребуется стальной магнитопровод от старого пускателя и несколько метров медных проводов сечением 0,9 квадрата.

Блок питания

Основным элементом блока питания в инверторе является трансформатор.

Его можно переделать из лабораторного автотрансформатора или использовать для переделки трансформатор от микроволновки, которая уже отслужила свой срок.

Очень важно не повредить первичную обмотку при выемке трансформатора из печки-микроволновки.

Вторичная обмотка удаляется и переделывается. Количество витков и диаметр медных проводов рассчитывается в зависимости от предварительно выбранной мощности сварочного аппарата.

Точечный способ сварки хорошо реализуется аппаратом, сделанным на трансформаторе от микроволновки.

Выпрямитель служит для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Основными элементами данного устройства являются диоды.

Он коммутируются в определенные схемы, чаще всего мостовые. На вход такой схемы подается переменный ток, а с выходных клемм снимается постоянный.

Диоды выбираются такой мощности, чтобы выдерживать заданные изначально нагрузки. Для их охлаждения используются специальные радиаторы из алюминиевых сплавов.

При разметке установочной платы, желательно предусмотреть место под дроссель, который предназначен для сглаживания импульсов. Выпрямитель собирается на отдельной плате, из гетинакса или текстолита.

Блок инвертора

Инвертор преобразует постоянный ток, поступающий с выпрямителя, в переменный, который обладает большой частотой колебания.

Преобразование выполняется с использованием электронных схем на тиристорах или мощных транзисторах.

Если на входные клеммы трансформатора подается напряжение 220 вольт частотой 50 Гц, то на выходных клеммах инвертора фиксируется постоянный ток величиной до 150 Ампер и напряжением от 40 вольт.

Эти параметры тока позволяют выполнять сварку металлических деталей из различных сплавов.

Электронный регулятор позволяет выбрать режим соответствующий конкретной операции.

Практика показывает, что самодельный сварочный аппарат, по своим характеристикам, не уступает заводским изделиям.

Некоторое время тому назад, в торговой сети появились сварочные мини инверторы. Чтобы добиться такой миниатюризации производственным компаниям потребовались годы.

В то время как мастера-умельцы уже давно смогли сделать плазменный сварочный аппарат, изготовленный своими руками.

К этому шагу их подтолкнули местные условия – теснота в мастерской и значительный вес заводских инверторов. Плазменный аппарат — прекрасный выход из данной ситуации.

И то, что вместо медных проводов вторичную обмотку трансформатора делают из медной жести, тоже давно известно.

Последовательность сборки сварочного аппарата

Размещая элементы на металлической или текстолитовой основе, нужно соблюдать определенный порядок. Выпрямитель должен находиться рядом с трансформатором.

Дроссель на той же плате что и выпрямитель. Регулятор силы тока должен размещаться на панели управления. Корпус аппарата можно изготовить из листовой стали или алюминия.

Или приспособить шасси от старого осциллографа и даже системного блока компьютера. Очень важно не «лепить» элементы как можно ближе один к другому.

Нужно обязательно сделать отверстия в стенках для установки охлаждающих вентиляторов и постоянного притока воздуха.

Плата с тиристорами и другими элементами размещается как можно дальше от трансформатора, который сильно греется при работе. Точно так же как и выпрямитель.

Аппарат для сварки применяют при некоторых видах кузовных работ для соединения металлических деталей. Однако работы с использованием данных устройств производят обычно при наличии серьезных повреждений кузова, которые встречаются сравнительно редко. Поэтому приобретать новый относительно дорогостоящее устройство для разового использования нецелесообразно. Для бытового применения можно сделать сварочный аппарат своими руками.

Особенности

Нужно учитывать, что изготавливать сварочный аппарат самостоятельно выгодно только при наличии некоторых исходных составляющих. Это объясняется тем, что, хотя собрать простейшую модель рассматриваемого устройства несложно, материалы, требуемые для этого, весьма дорогостоящие. Поэтому если приобретать их по отдельности специально для изготовления данного прибора своими руками, по итоговой стоимости он может оказаться близок к новому фирменному инструменту, который, конечно, будет превосходить по техническим характеристикам самодельный сварочный аппарат.

Конструкция

Основу рассматриваемого инструмента составляет трансформатор, служащий источником энергии. Он представляет собой две катушки медного провода, намотанные на сердечник из металла. Причем катушки различаются по количеству витков. Та из них, которая подключается к электросети, называется первичной. Во вторичной катушке при этом возникает ток меньшего напряжения, но большего ампеража благодаря индукции.

Нужно учитывать, что сварочный аппарат, имеющий малую силу тока, производит низкокачественную сварку, в то время как чрезмерно большая сила тока приводит к сжиганию электродов и резке металла.

Сварочный аппарат можно оснастить трансформатором, например, от СВЧ-печи. Однако так как на его вторичной обмотке возникает напряжение около 2000 вольт, необходимо внести некоторые изменения в конструкцию своими руками с целью понижения напряжения, а именно сократить число витков.

Для понижения напряжения вторичную обмотку распиливают в двух местах и вытаскивают из катушки. При этом нужно соблюдать осторожность, чтобы не повредить первичную обмотку. Затем вторичную обмотку перематывают более толстым проводом либо проводом ПЭВ с эмалевой изоляцией или термобумагой толщиной 0,05 мм. Желательно использовать третий вариант, так как это позволяет избежать возникновения скин-эффекта, проявляющегося в случае применения обычного провода. Он состоит в вытеснении высокочастотных токов, что приводит к перегреву проводника.

Созданную обмотку покрывают тонкоизоляционным лаком. Такие параметры, как количество витков и толщина, вычисляют для каждой модели трансформатора. Однако выведены и оптимальные значения: толщина обмотки - 0,3 мм, ширина - 40 мм, толщина провода - 0,5-0,7 мм.

Если в наличии отсутствует трансформатор от СВЧ-печи или какого-либо другого прибора, можно собрать его своими руками. Для этого потребуется сердечник с поперечным сечением 25-55 см² из трансформаторного железа, отличающегося высокой магнитной проницаемостью, медный провод длиной в несколько десятков метров, изоляционные материалы.

Что касается провода, наилучшим вариантом считают термостойкий провод из меди со стеклотканевой, х/б или в крайнем случае резиновой изоляцией. Можно сделать изоляцию своими силами. Для этого нужно нарезать изоляционный материал полосками по 2 см и обернуть ими провод.

Окончательный этап – пропитка электротехническим лаком. Чем качественнее изоляция, тем ниже возможность перегрева инструмента. Параметры обмотки рассчитывают на основе технических характеристик прибора. Выходное напряжение холостого хода самодельного сварочного аппарата колеблется от 60 до 65 В, рабочее напряжение - от 18 до 24 В. При самой высокой мощности и электроде диаметром 4 мм мощность во вторичной обмотке составляет 3,5-4 кВт, в первичной - около 5 кВт, с учетом потерь. Ток при этом составляет около 25 А.

Количество витков определяют на основе напряжения с учетом площади сечения сердечника магнитопровода в 2 см. На 1 В при качественном проводе приходится 0,9 - 1,1 витков. Общее количество получают путем деления уровня напряжения на частоту. Таким способом рассчитывают показатели для обеих обмоток. На основе этого можно определить требуемую длину провода путем умножения длины одного витка на их общее количество. При этом нужно взять некоторый запас.

Перед намоткой катушек нужно сделать каркасы из текстолита или электротехнического картона, которые свободно надеваются на сердечник. Между первичной и вторичной намотками необходимо проложить изоляцию в виде стеклоткани, электротехнического или обычного картона.

Корпус

Сварочный аппарат следует оснастить корпусом, в который помещают трансформатор для сохранения от воздействия внешних факторов. При его выборе или изготовлении нужно учитывать, что из-за электромагнитного излучения для этого подходят не все материалы. Наилучшими вариантами считают цельновыгнутый жесткий стальной корпус либо корпус из диэлектрических материалов. Второй вариант сложнее найти или собрать своими руками, к тому же он менее прочен, однако позволяет избежать вибрации и потери энергии в конструктивных элементах трансформаторов, вызываемых вихревыми токами, которые возбуждаются сильными магнитными полями рассеивания вблизи обмоток.

В корпусах из прочих материалов данные отрицательные явления можно несколько снизить (на 30-50 % в зависимости от конструкции и материала корпуса), если сделать на корпусе продольные рассечки.

Большинство самодельных сварочных инструментов не имеет цельного корпуса. Это позволяет избежать таких проблем, связанных с ним, как вибрации, вихревые токи и потери энергии. Однако в таком случае сварочный аппарат подвержен воздействию внешних факторов, что приводит к резкому снижению надежности и безопасности работ. К тому же нужно учитывать, что вышеупомянутые потери составляют несколько процентов, что почти незаметно на фоне сопротивления в линиях электропередач и флуктации напряжения в сети.

Кроме того, желательно оснастить аппарат регулировкой вторичного напряжения для плавного регулирования сварочного тока. Это позволит скомпенсировать потери в проводах большой длины, что особо актуально при работе вдали от питающей сети. В фирменных инструментах присутствует ступенчатая регулировка напряжения путем переключения обмоток. Домашний электросварочный аппарат можно оснастить схемой выпрямления напряжения, построенной на тиристорах.

Вопрос надежности

Сварочный аппарат, сделанный своими руками, в большинстве случаев оказывается не таким надежным, как фирменный аналог. Поэтому при изготовлении следует принять некоторые меры по ее повышению.

Основным фактором, приводящим к преждевременному выходу из строя рассматриваемых устройств, считают перегрев. Для снижения возможности его возникновения, прежде всего, необходимо сделать эффективную изоляцию. Для этого требуются надежные обмоточные провода с плотностью тока до 5-7 А/кв.мм. Однако этого может оказаться недостаточно.

Для быстрого охлаждения провода нужно обеспечить взаимодействие с воздухом. Для этого в обмотках нужно сделать щели. После первого слоя провода и через каждые два последующих с внешних сторон вставляют гетенаксовые или деревянные планки 5-10 мм.

Таким образом обеспечивают контакт каждого слоя провода с воздухом с одной стороны. Если сварочный аппарат не имеет вентиляторов, щели ориентируют вертикально для обеспечения постоянной циркуляции воздуха. В таком случае снизу поступает холодный воздух, теплый уходит вверх.

Более эффективным вариантом обеспечения охлаждения трансформатора сварочного аппарата, естественно, является вентилятор. Его обдув почти не сказывается на скорости нагрева, но значительно ускоряет охлаждение. Однако нужно учитывать, что для трансформатора с закрытыми обмотками проблема перегрева не решится даже при установке мощного вентилятора. В таком случае его возможно избежать лишь умеренным режимом работы.

Существует еще один вариант решения проблемы перегрева трансформатора. Он состоит в погружении его в трансформаторное масло. Данная жидкость не только отводит тепло, но и является дополнительным изолятором. В таком случае корпус трансформатора должен представлять герметичную емкость.

Наиболее проблемными с точки зрения перегрева являются тороидальные трансформаторы. Они быстро нагреваются и медленно охлаждаются. Также достаточно серьезной проблемой самодельных трансформаторов считают вибрацию, возникающую при работе вследствие притяжения металлических элементов создаваемым ими переменным магнитным полем. Из-за этого возникает трение проводов, которое приводит к разрушению изоляции, а также разрушение и продавливание обмоток на углах каркаса. Для снижения последствий воздействия вибрации необходимо сделать качественную изоляцию. Также нужно прочно закрепить все неподвижные элементы.

Следует избегать хранения и использования сварочного аппарата в условиях повышенной влажности. Вода, конденсирующаяся в щелях изоляции, является проводником тока. Перед использованием инструмент нужно проверить. Если напряжение выходит за пределы 60 - 65 В, увеличивают или уменьшают обмотку.

Оборудование для сварочных работ не обязательно покупать в магазине. Его можно сделать в домашней мастерской. Ведь, по сути, конструкция простейшего прибора элементарна и собрать своими руками не составляет труда. Для этого нужны только некоторые комплектующие и немного знаний по электротехнике.

Как сделать простые и, в тоже время, функциональные аппараты для сварочных работ и что для этого потребуется - об этом далее в нашей статье.

Чтобы собрать простейший сварочный аппарат, нужно понимать принцип его работы.

Вся работа сварки основывается на преобразовании электрического тока из сети. В бытовом использовании нам доступно электричество с напряжением в 220 вольт и силой тока в 16-32 ампера.

Как мы знаем, для сварки этого недостаточно.

Для сварочной дуги требуется мощность, а ее обеспечивает сила тока, измеряемая в амперах (простым языком, это количество электронов подающихся на электрод). Чем больше заряд, тем более продуктивным будет аппарат.

Для увеличения мощности используют трансформаторы, которые понижают напряжение в несколько раз, но увеличивают силу потока электронов, что позволяет применить такой ток для образования сварочной дуги.

Трансформатор - это основной элемент, позволяющий собрать простейший аппарат, работающий на переменном токе.

Основу трансформатора составляет магнитопровод (сердечник из трансформаторной стали), на который и наматывают обмотки: первичную, из более тонкого провода и большим количеством витков. и вторичную, состоящую из толстого кабеля с наименьшим количеством намоток.

Магнитопроводы для сборки сварочных аппаратов можно использовать, например, со старых силовых трансформаторов.

Питание обеспечивается от бытовой розетки и подается на первичную обмотку.

Обмотки между собой не должны контактировать. Даже если трансформатор имеет намотки одну на другой, между ними обязательно располагается слой изоляции! Ток с одной обмотки на другую передается через сердечник магнитным потоком.

Для полноценного функционирования желательно поставить охлаждение для такого прибора. Можно использовать компьютерные вентиляторы. В противном случае потребуется постоянный контроль нагрева трансформатора и остальных элементов, а так же делать перерывы в работе для остывания.

Работу осуществляют следующим образом. Между электродами зажимают заготовку и включают ток. Поставив точку, питание отключают и перемещают деталь.

Такая сварка из микроволновки своими руками обеспечит сваривание очень тонких конструкций. Увеличить мощность можно за счет соединения двух трансформаторов. Но при этом важно правильно собрать такую сборку, иначе неизбежно замыкание.

Сварки постоянного тока

Самодельные трансформаторные аппараты работают на переменном токе, таким образом можно варить различные марки стали. Но некоторые металлы при сварке электродуговым способом требуют постоянного тока для получения качественного соединения.

Чтобы собрать такой прибор, к трансформатору потребуется добавить выпрямитель и дроссели для сглаживания тока.

Выпрямители собирают с диодов, способных выдерживать большую мощность (до 200 Ампер). Они, как правило, габаритные и, к тому же, потребуют сборки системы охлаждения. Диоды монтируют параллельно для повышения тока.

Такой выпрямительный мост позволит выровнять электрическую дугу и получить швы более высокого качества при сваривании нержавейки или алюминия.

Нужно ли все это

Сегодня на просторах интернета можно найти множество схем и конструкций различного оборудования для сварки. От простейшего массивного трансформаторного аппарата до сложнейших самодельных инверторов. Насколько целесообразно их собирать и использовать в домашней мастерской?

Еще десять лет назад инверторы были практически недоступны широким массам и все сварочные работы проводили с помощью габаритных трансформаторов, чаще всего именно самодельных. Их функции позволяют варить различные конструкции с использованием стальных деталей. А многие опытные сварщики варят такими приборами цветные металлы или чугун. Тем более сегодня намного улучшилась ситуация с электродами, которые можно подобрать практически для любого материала.

Однако трансформаторы без выпрямителя работают только на переменном токе и это затрудняет работу с нержавеющей сталью или, к примеру, алюминием. Использование дополнительно выпрямителей увеличивает габариты оборудования и стесняет подвижность. И если для мастерской это не проблема, то уже высотные работы затрудняются. Но главная проблема трансформаторной сварки самодельного изготовления - это точность настройки режимов. Инверторы заводского производства в этом случае намного выигрывают.

Различные конструкции точечных сварок тоже намного упрощают работу с тонкостенными металлами и изделиями, которые можно быстро починить. Но создание действительно мощного аппарата потребует большего количества комплектующих, а они не всегда доступны (попробуйте сейчас поискать два одинаковых трансформатора от микроволновки).

Сборка инвертора в домашней мастерской будет целесообразной в том случае, если у Вас есть почти все необходимые элементы: трансформаторы, выпрямители, транзисторы и прочие. В противном случае зачем заморачиваться поисками и сборкой прибора с сомнительной мощностью и настройкой, если он сегодня стоит от 50-100 долларов? И для небольших объемов работ такого аппарата будет более чем достаточно?

Что Вы можете добавить к этому материалу? Поделитесь своим опытом по сборке самодельного сварочного оборудования, особенно схемами сборки. Как Вы считаете: насколько эффективно применение таких приборов в домашнем хозяйстве? Оставьте свои комментарии в блоке обсуждений к этой статье.

Сварка своими руками в данном случае значит не технология производства сварочных работ, а самодельное оборудование для электросварки. Рабочие навыки приобретаются производственной практикой. Безусловно, прежде чем идти в мастерскую, нужно усвоить теоретический курс. Но претворять его в практику можно только, имея на чем работать. Это первый довод в пользу того, чтобы, самостоятельно осваивая сварочное дело, позаботиться вначале о наличии соответствующего оборудования.

Второй – покупной сварочный аппарат стоит дорого. Аренда тоже недешева, т.к. вероятность выхода его из строя при неквалифицированном пользовании велика. Наконец, в глубинке добраться до ближайшего пункта, где можно взять сварочник напрокат, может быть просто долго и трудно. В общем, первые шаги в сварке металлов лучше начинать с изготовления сварочной установки своими руками. А потом – пусть себе стоит в сарае или гараже до случая. Потратиться на фирменную сварку, буде дело пойдет, никогда не поздно.

О чем будем

В настоящей статье рассматривается, как в домашних условиях сделать оборудование для:

Электродуговой сварки переменным током промышленной частоты 50/60 Гц и постоянным током до 200 А. Этого хватит, чтобы варить металлоконструкции примерно до забора из профнастила на каркасе из профтрубы или сварного гаража.
Микродуговой сварки скруток проводов – очень просто, и полезно при прокладке или ремонте электропроводки.
Точечной импульсной контактной сварки – может хорошо пригодиться при сборке изделий из тонкого стального листа.

О чем не будем

Первое, пропустим газовую сварку. Оборудование для нее стоит гроши по сравнению с расходными материалами, баллоны с газом дома не сделаешь, а самодельный газогенератор – серьезный риск для жизни, плюс карбид сейчас, где он еще поступает в продажу, дорог.

Второе – инверторную электродуговую сварку. Действительно, сварочный инвертор-полуавтомат позволяет начинающему дилетанту варить довольно ответственные конструкции. Он легок и компактен, носить его можно рукой. Но покупка в розницу компонентов инвертора, позволяющего стабильно вести качественный шов, обойдется дороже готового аппарата. А с упрощенными самоделками опытный сварщик работать попробует, и откажется – «Дайте нормальный аппарат!» Плюс, точнее минус – чтобы сделать более-менее приличный сварочный инвертор, нужно обладать довольно солидным опытом и познаниями в электротехнике и электронике.

Третье – аргонно-дуговую сварку. С чьей легкой руки пошло гулять в рунете утверждение, что она гибрид газовой и дуговой, неведомо. На самом деле это разновидность дуговой сварки: инертный газ аргон в сварочном процессе не участвует, но создает вокруг рабочей зоны кокон, изолирующий ее от воздуха. В результате сварочный шов получается химические чистым, свободным от примесей соединений металлов с кислородом и азотом. Поэтому варить под аргоном можно цветные металлы, в т.ч. разнородные. Кроме того, возможно уменьшить ток сварки и температуру дуги без ущерба для ее стабильности и варить неплавящимся электродом.

Оборудование для аргонно-дуговой сварки вполне возможно изготовить в домашних условиях, но – газ очень дорогой. Варить же в порядке рутинной хозяйственной деятельности алюминий, нержавейку или бронзу вряд ли понадобится. А если уж надо, то проще взять аргонную сварку в аренду – по сравнению с тем, на сколько (в деньгах) газа уйдет обратно в атмосферу, это копейки.

Трансформатор

Основа всех «наших» видов сварки – сварочный трансформатор. Порядок его расчета и конструктивные особенности существенно отличаются от таковых трансформаторов электропитания (силовых) и сигнальных (звуковых). Сварочный трансформатор работает в прерывистом режиме. Если конструировать его на максимальный ток как трансформаторы непрерывного действия, он получится непомерно большим, тяжелым и дорогим. Незнание особенностей электрических трансформаторов для дуговой сварки – основная причина неудач конструкторов-любителей. Поэтому прогуляемся по сварочным трансформаторам в следующем порядке:

немного теории – на пальцах, без формул и зауми;
особенности магнитопроводов сварочных трансформаторов с рекомендациями по выбору из случайно подвернувшихся;
испытания имеющегося в наличии б/у;
расчет трансформатора для сварочного аппарата;
подготовка компонент и намотка обмоток;
пробная сборка и доводка;
ввод в эксплуатацию.

Теория

Электрический трансформатор можно уподобить накопительному резервуару водоснабжения. Это довольно глубокая аналогия: трансформатор действует за счет запаса энергии магнитного поля в его магнитопроводе (сердечнике), который может многократно превышать мгновенно передаваемую от сети электропитания потребителю. А формальное описание потерь на вихревые токи в стали похоже на него же для водопотерь на инфильрацию. Потери электроэнергии в меди обмоток формально схожи с потерями напора в трубах за счет вязкого трения в жидкости.

Примечание: различие – в потерях на испарение и, соотв., рассеяние магнитного поля. Последние в трансформаторе частично обратимы, но сглаживают пики энергопотребления во вторичной цепи.

Важный в нашем случае фактор – внешняя вольт-амперная характеристика (ВВАХ) трансформатора, или просто его внешняя характеристика (ВХ) – зависимость напряжения на вторичной обмотке (вторичке) от тока нагрузки, при неизменном напряжении на первичной обмотке (первичке). У силовых трансформаторов ВХ жесткая (кривая 1 на рис.); они подобны мелководному обширному бассейну. Если его как следует изолировать и накрыть крышей, то водопотери минимальны и напор довольно стабилен, как бы там потребители краны ни крутили. Но если в стоке булькнуло – суши весла, вода слита. Применительно к трансформаторам – силовик должен как можно более стабильно держать выходное напряжение до некоторого порога, меньшего, чем максимальная мгновенная мощность потребления, быть экономичным, небольшим и легким. Для этого:

Марку стали для сердечника выбирают с более прямоугольной петлей гистерезиса.
Конструктивными мерами (конфигурацией сердечника, способом расчета, конфигурацией и расположением обмоток) всячески уменьшают потери на рассеивание, потери в стали и меди.
Индукцию магнитного поля в сердечнике берут меньше максимально допустимой для передачи формы тока, т.к. ее искажение снижает КПД.

Примечание: трансформаторную сталь с «угловатым» гистерезисом часто называют магнитожесткой. Это неверно. Магнитожесткие материалы сохраняют сильную остаточную намагниченность, их них делают постоянные магниты. А любое трансформаторное железо – магнитомягкое.

Варить от трансформатора с жесткой ВХ нельзя: шов идет рваный, пережженный, металл разбрызгивается. Дуга неэластичная: чуть не так двинул электродом, гаснет. Поэтому сварочный трансформатор делают похожим уже на обычный водонапорный бак. Его ВХ мягкая (нормального рассеяния, кривая 2): при возрастании тока нагрузки вторичное напряжение плавно падает. Кривая нормального рассеяния аппроксимируется прямой, падающей по углом 45 градусов. Это позволяет за счет снижения КПД кратковременно снимать с того же железа в несколько раз большую мощность, или соотв. уменьшить массогабариты и стоимость трансформатора. Индукция в сердечнике при этом может достигать величины насыщения, а кратковременно даже превосходить ее: трансформатор не уйдет в КЗ с нулевой передачей мощности, как «силовик», но станет нагреваться. Довольно долго: тепловая постоянная времени сварочных трансформаторов 20-40 мин. Если потом дать ему остыть и недопустимого перегрева не было, можно продолжать работу. Относительное падение вторичного напряжения ΔU2 (ему соотв. размах стрелок на рис.) нормального рассеивания плавно растет при увеличении размаха колебаний сварочного тока Iсв, что позволяет легко держать дугу при любых видах работ. Обеспечиваются такие свойства следующим:

Сталь магнитопровода берут с гистерезисом, более «овальным».
Нормируют обратимые потери на рассеяние. По аналогии: упало давление – потребители много и быстро не выльют. А оператор водоканала успеет включить подкачку.
Индукцию выбирают близкой к предельной по перегреву, это позволяет за счет снижения cosφ (параметра, равнозначного КПД) при токе, существенно отличном от синусоидального, взять с той же стали большую мощность.

Примечание: обратимые потери рассеяния значит, что часть силовых линий пронизывает вторичку через воздух минуя магнитопровод. Название не вполне удачное, также как и «полезное рассеяние», т.к. «обратимые» потери для КПД трансформатора ничуть не полезнее необратимых, но они смягчают ВХ.

Как видим, условия совершенно различны. Так что, же непременно искать железо от сварочника? Необязательно, для токов до 200 А и пиковой мощности до 7 кВА, а на хозяйстве этого хватит. Мы расчетно-конструктивным мерами, а также при помощи несложных дополнительных устройств (см. далее) получим на любом железе ВХ, несколько более жесткую, чем нормальная, кривая 2а. КПД энергопотребления сварки при этом вряд ли превысит 60%, но для эпизодических работ для себя это не страшно. Зато на тонких работах и малых токах держать дугу и ток сварки будет несложно, не имея большого опыта (ΔU2.2 и Iсв1), на больших токах Iсв2 получим приемлемое качество шва, и можно будет резать металл до 3-4 мм.

Бывают еще сварочные трансформаторы с крутопадающей ВХ, кривая 3. Это уже скорее насос подкачки: или поток на выходе в номинале независимо от высоты подачи, или его вовсе нет. Они еще более компактны и легки, но, чтобы на крутопадающей ВХ выдержать режим сварки, нужно за время порядка 1 мс реагировать на колебания ΔU2.1 порядка вольта. Электронике это под силу, поэтому трансформаторы с «крутой» ВХ нередко применяются в сварочных полуавтоматах. Если же от такого трансформатора варить вручную, то шов пойдет вялый, недоваренный, дуга опять же неэластичная, а при попытках зажечь ее снова электрод то и дело залипает.

Магнитопроводы

Типы магнитопроводов, пригодных для изготовления сварочных трансформаторов, показаны на рис. Наименования их начинаются с буквосочетания соотв. типоразмера. Л значит ленточный. Для сварочного трансформатора Л или без Л – существенной разницы нет. Если в префиксе есть М (ШЛМ, ПЛМ, ШМ, ПМ) – в игнор без обсуждения. Это железо уменьшенной высоты, для сварочника непригодное при всех прочих выдающихся достоинствах.

После букв типономинала следуют цифры, обозначающие a, b и h на рис. Напр., у Ш20х40х90 размеры поперечного сечения керна (центрального стержня) 20х40 мм (a*b), а высота окна h – 90 мм. Площадь сечения сердечника Sс = a*b; площадь окна Sок = c*h нужна для точного расчета трансформаторов. Мы ею пользоваться не будем: для точного расчета нужно знать зависимости потерь в стали и меди от величины индукции в сердечнике данного типоразмера, а для них – марку стали. Где мы ее возьмем, если мотать будем на случайном железе? Мы посчитаем по упрощенной методике (см. далее), а потом доведем в ходе испытаний. Труда уйдет больше, но зато получим сварку, на которой можно реально работать.

Примечание: если железо ржавое с поверхности, то ничего, свойства трансформатора от этого не пострадают. А вот если на нем есть пятна цветов побежалости – это брак. Когда-то этот трансформатор очень сильно перегрелся и магнитные свойства его железа необратимо испортились.

Еще один важный параметр магнитопровода – его масса, вес. Поскольку удельная плотность стали неизменна, он определяет объем сердечника, и, соотв., мощность, которую с нее можно взять. Для изготовления сварочных трансформаторов пригодны магнитопроводы массой:

О, ОЛ – от 10 кг.
П, ПЛ – от 12 кг.
Ш, ШЛ – от 16 кг.

Почему Ш и ШЛ нужны тяжелее, понятно: у них есть «лишний» боковой стержень с «плечиками». ОЛ может быть легче, потому что в нем нет углов, на которые нужен излишек железа, а изгибы силовых магнитных линий плавнее и по некоторым другим причинам, о которых – уже в след. разделе.

О, ОЛ

Себестоимость трансформаторов на торах высока вследствие сложности их намотки. Поэтому использование тороидальных сердечников ограничено. Подходящий для сварки тор можно, во-первых, извлечь из ЛАТРа – лабораторного автотрансформатора. Лабораторный, значит не должен бояться перегрузок, и железо ЛАТРов обеспечивает ВХ, близкую к нормальной. Но…

ЛАТР – штука очень полезная, первое. Если сердечник еще жив, лучше ЛАТР восстановить. Вдруг не нужен, можно продать, и вырученного хватит на пригодную для своих нужд сварку. Поэтому «голые» сердечники ЛАТРов найти сложно.

Второе – ЛАТРы мощностью до 500 ВА для сварки слабы. От железа ЛАТР-500 можно добиться сварки электродом 2,5 в режиме: 5 мин варим – 20 мин он остывает, а мы накаляемся. Как в сатире Аркадия Райкина: раствор бар, кирпич йок. Кирпич бар, раствор йок. ЛАТРы же 750 и 1000 – большая редкость и годные.

Еще подходящий по всем свойствам тор – статор электромотора; сварка из него получится хоть на выставку. Но найти его не легче, чем железо ЛАТРа, а мотать на него много сложнее. Вообще, сварочный трансформатор из статора электродвигателя – отдельная тема, столько там сложностей и нюансов. Прежде всего – с навивкой толстого провода на «бублик». Не имея опыта намотки тороидальных трансформаторов, вероятность испортить дорогой провод, а сварки не получить, близка к 100%. Поэтому, увы, со с варочным аппаратом на троидальн6ом трансформаторе придется повременить.

Ш, ШЛ

Броневые сердечники конструктивно рассчитаны на минимальное рассеяние, и нормировать его практически невозможно. Сварка на обычном Ш или ШЛ получится слишком жесткой. Кроме того, условия охлаждения обмоток на Ш и ШЛ наихудшие. Единственно пригодные для сварочного трансформатора броневые сердечники – увеличенной высоты с разнесенными галетными обмотками (см. далее), слева на рис. Разделяются обмотки диэлектрическими немагнитными термостойкими и механически прочными прокладками (см. далее) толщиной в 1/6-1/8 высоты керна.

Шихтуется (собирается из пластин) сердечник Ш для сварки обязательно вперекрышку, т.е. пары ярмо-пластина поочередно ориентируются туда-обратно относительно друг друга. Способ нормирования рассеяния немагнитным зазором для сварочного трансформатора непригоден, т.к. потери дает необратимые.

Если подвернется шихтованный Ш без ярем, но с просечкой пластин между керном и перемычкой (в центре), вам повезло. Шихтуют пластины сигнальных трансформаторов, а сталь на них, для уменьшения искажений сигнала, идет дающая нормальную ВХ изначально. Но вероятность такого везения очень мала: сигнальные трансформаторы на киловаттные мощности – редчайшая диковина.

Примечание: не пытайтесь собрать высокий Ш или ШЛ из пары обычных, как справа на рис. Сплошной прямой зазор, хоть и очень тонкий – необратимое рассеяние и крутопадающая ВХ. Тут потери рассеивания почти аналогичны потерям воды на испарение.

ПЛ, ПЛМ

Наиболее пригодны для сварки сердечники стержневые. Из них – шихтуемые парами одинаковых Г-образных пластин, см. рис., их необратимое рассеяние наименьшее. Второе, обмотки П и ПЛов мотаются точно одинаковыми половинками, по половине витков на каждую. Малейшая магнитная или токовая асимметрия – трансформатор гудит, греется, а тока нет. Третье, что может показаться неочевидным не забывшим школьное правило буравчика – обмотки на стержни навиваются в одном направлении . Что-то не так кажется? Магнитный поток в сердечнике обязательно должен быть замкнут? А вы крутите буравчики по току, а не по виткам. Направления-то токов в полуобмотках противоположные, там и магнитные потоки показаны. Можно и проверить, если защита проводки надежная: подать сеть на 1 и 2’, а замкнуть 2 и 1’. Если автомат сразу не выбьет, то трансформатор взвоет и затрясется. Впрочем, кто там знает, что у вас с проводкой. Лучше не надо.

Примечание: можно еще встретить рекомендации – мотать обмотки сварочного П или ПЛ на разных стержнях. Мол, ВХ смягчается. Так-то оно так, но сердечник для этого нужен специальный, со стержнями разного сечения (вторичка на меньшем) и выемками, выпускающими силовые линии в воздух в нужном направлении, см. рис. справа. Без этого – получим крикливый, трясучий и прожорливый, но не варящий трансформатор.

Если есть трансформатор

Защитный автомат на 6,3 А и амперметр переменного тока помогут также определить пригодность старого сварочника, валявшегося бог знает где и черт знает как. Амперметр нужен или бесконтактный индукционный (токовые клещи), или стрелочный электромагнитный на 3 А. Мультиметр с пределами переменного тока будет недопустимо врать, т.к. форма тока в цепи окажется далека от синусоидальной. Еще – жидкостный бытовой термометр с длинной шейкой, или, лучше, цифровой мультиметр с возможностью измерения температуры и щупом для этого. Пошагово процедура испытаний и подготовки к дальнейшей эксплуатации старого сварочного трансформатора производится так:

Расчет сварочного трансформатора

В рунете можно найти разные методики расчета сварочных трансформаторов. При кажущемся разнобое большинство из них верны, но при полном знании свойств стали и/или для конкретного ряда типономиналов магнитопроводов. Предлагаемая методика сложилась в советские времена, когда вместо выбора был дефицит всего. У рассчитанного по ней трансформатора ВХ падает немного крутовато, где-то между кривыми 2 и 3 на рис. в начале. Для резки так годится, а для работ потоньше трансформатор дополняется внешними устройствами (см. далее), растягивающими ВХ по оси тока до кривой 2а.

Основа расчета обычна: дуга стабильно горит под напряжением Uд 18-24 В, а для ее зажигания требуется мгновенный ток в 4-5 раз больший номинального сварочного. Соотв., минимальное напряжение холостого хода Uхх вторички будет 55 В, но для резки, раз из сердечника выжимается все возможное, берем не стандартные 60 В, а 75 В. Больше никак: и по ТБ недопустимо, и железо не вытянет. Еще одна особенность, по тем же причинам – динамические свойства трансформатора, т.е. его способность быстро переходить из режима КЗ (скажем, при замыкании каплями металла) в рабочий, выдерживаются без дополнительных мер. Правда, такой трансформатор склонен к перегреву, но, раз он свой и на глазах, а не дальнем углу цеха или площадки, будем считать это допустимым. Итак:

По формуле из п.2 пред. списка находим габаритную мощность;
Находим максимально возможный сварочный ток Iсв = Pг/Uд. 200 А обеспечены, если с железа можно снять 3,6-4,8 кВт. Правда, в 1-м случае дуга будет вялой, и варить можно будет только двойкой или 2,5;
Рассчитываем рабочий ток первички при максимально допустимом для сварки напряжении сети I1рmax = 1,1Pг(ВА)/235 В. Вообще-то норма на сеть 185-245 В, но для самодельного сварочника на пределе это слишком. Берем 195-235 В;
По найденному значению определяем ток срабатывания защитного автомата как 1,2I1рmax;
Принимаем плотность тока первички J1 = 5 А/кв. мм и, пользуясь I1рmax, находим диаметр ее провода по меди d = (4S/3,1415)^0,5. Полный его диаметр при самостоятельном изолировании D = 0,25+d, а если провод готовый – табличный. Для работы в режиме «кирпич бар, раствор йок» можно взять J1 = 6-7 А/кв. мм, но только, если нужного провода нет и не предвидится;
Находим количество витков на вольт первички: w = k2/Sс, где k2 = 50 для Ш и П, k2 = 40 для ПЛ, ШЛ и k2 = 35 для О, ОЛ;
Находим общее к-во ее витков W = 195k3w, где k3 = 1,03. k3 учитывает потери энергии обмоткой на рассеяние и в меди, что формально выражается несколько абстрактным параметром собственного падения напряжения обмотки;
Задаемся коэффициентом укладки Kу = 0,8, добавляем по 3-5 мм к a и b магнитопровода, рассчитываем к-во слоев обмотки, среднюю длину витка и метраж провода
Рассчитываем аналогично вторичку при J1 = 6 А/кв. мм, k3 = 1,05 и Kу = 0,85 на напряжения 50, 55, 60, 65, 70 и 75 В, в этих местах будут отводы для грубой подгонки режима сварки и компенсации колебаний питающего напряжения.

Намотка и доводка

Диаметры проводов в расчете обмоток получаются как правило больше 3 мм, а лакированные обмоточные провода с d>2,4 мм в широкой продаже редки. Кроме того, обмотки сварочника испытывают сильные механические нагрузки от электромагнитных сил, поэтому готовые провода нужны с дополнительной текстильной обмоткой: ПЭЛШ, ПЭЛШО, ПБ, ПБД. Найти их еще труднее, и стоят они очень дорого. Метраж же провода на сварочник таков, что более дешевые голые провода возможно изолировать самостоятельно. Дополнительное преимущество – свив до нужного S несколько многожильных проводов, получим провод гибкий, мотать которым куда легче. Кто пробовал уложить на каркас вручную шину хотя бы в 10 квадратов, оценит.

Изолирование

Допустим, есть в наличии провод 2,5 кв. мм в ПВХ изоляции, а на вторичку надо 20 м на 25 квадратов. Готовим 10 катушек или бухт по 25 м. Отматываем с каждой примерно по 1 м провода и снимаем штатную изоляцию, она толстая и не термостойкая. Оголенные провода скручиваем парой пассатижей в ровную тугую косу, а ее обматываем, в порядке нарастания стоимости изоляции:

Малярным скотчем с нахлестом витков 75-80%, т.е. в 4-5 слоев.
Миткалевой тесьмой с нахлестом в 2/3-3/4 витка, т.е в 3-4 слоя.
Х/б изолентой с нахлестом в 50-67%, в 2-3 слоя.

Примечание: провод для вторичной обмотки готовится и мотается она после намотки и испытаний первичной, см. далее.

Намотка

Тонкостенный самодельный каркас не выдержит давления витков толстого провода, вибраций и рывков при работе. Поэтому обмотки сварочных трансформаторов делают бескаркасными галетными, а на сердечнике закрепляют клиньями из текстолита, стеклотекстолита или, в крайнем случае, пропитанной жидким лаком (см. выше) бакелитовой фанеры. Инструкция по намотке обмоток сварочного трансформатора такова:

Готовим деревянную бобышку высотой по высоте обмотки и с размерами в поперечнике на 3-4 мм больше a и b магнитопровода;
Прибиваем или прикручиваем к ней временные фанерные щеки;
Временный каркас обматываем в 3-4 слоя тонкой полиэтиленовой пленкой с заходом на щеки и заворотом на их внешнюю сторону, чтобы провод не приклеился к дереву;
Мотаем предварительно изолированную обмотку;
По намотке дважды пропитываем до протекания насквозь жидким лаком;
по высыхании пропитки аккуратно снимаем щеки, выдавливаем бобышку и отдираем пленку;
обмотку в 8-10 местах равномерно по окружности туго обвязываем тонки шнуром или пропиленовым шпагатом – она готова к испытаниям.

Доводка и домотка

Шихтуем сердечник в галету и стягиваем его болтами, как положено. Испытания обмотки производятся полностью аналогично испытаниям сомнительного готового трансформатора, см. выше. Лучше воспользоваться ЛАТРом; Iхх при входном напряжении 235 В не должен превышать 0,45 А на 1 кВА габаритной мощности трансформатора. Если больше – первичку доматывают. Соединения провода обмотки делаются на болтах (!), изолируются термоусаживаемой трубкой (ТУТ) в 2 слоя или х/б изолентой в 4-5 слоев.

По результатам испытаний корректируется число витков вторички. Напр., расчет дал 210 витков, а реально Iхх влез в норму при 216. Тогда расчетные витки секций вторички умножаем на 216/210 = 1,03 прибл. Не пренебрегайте знаками после запятой, от них во многом зависит качество трансформатора!

После доводки сердечник разбираем; галету туго обматываем теми же малярным скотчем, миткалем или «тряпочной» изолентой в 5-6, 4-5 или 2-3 слоя соотв. Мотать поперек витков, а не по ним! Теперь еще раз пропитываем жидким лаком; когда просохнет – дважды неразбавленным. Эта галета готова, можно делать вторичную. Когда обе будут на сердечнике, еще раз испытываем теперь уже трансформатор на Iхх (вдруг где-то завитковало), закрепляем галеты и весь трансформатор пропитываем нормальным лаком. Уф-ф, самая муторная часть работы позади.

Тянем ВХ

Но он у нас пока слишком крут, не забыли? Нужно умягчить. Простейший способ – резистор во вторичной цепи – нам не подходит. Все очень просто: на сопротивлении всего лишь 0,1 Ом при токе 200 рассеется теплом 4 кВт. Если у нас сварочник на 10 и более кВА, а варить нужно тонкий металл, резистор нужен. Какой бы ни был ток выставлен регулятором, его выбросы при зажигании дуги неизбежны. Без активного балласта они местами пережгут шов, а резистор их погасит. Но нам, маломощным, он него толку не будет.

Реактивный балласт (катушка индуктивности, дроссель) лишней мощности не отберет: она поглотит выбросы тока, а потом плавно отдаст их дуге, это и растянет ВХ как надо. Но тогда нужен дроссель с регулировкой рассеяния. А для него – сердечник почти такой же, как и у трансформатора, и довольно сложная механика, см. рис.

Мы пойдем другим путем: применим активно-реактивный балласт, у старых сварщиков в просторечии именуемый кишкой, см. рис. справа. Материал – стальная проволока-катанка 6 мм. Диаметр витков – 15-20 см. Сколько их – на рис. видно, для мощности до 7 кВА эта кишка правильная. Воздушные промежутки между витками – 4-6 см. С трансформатором активно-реактивный дроссель соединяется дополнительным отрезком сварочного кабеля (шланга, попросту), а электрододержатель присоединяется к нему зажимом-прищепкой. Подбирая точку присоединения, можно, вкупе с переключением на отводы вторички, точно настроить рабочий режим дуги.

Примечание: активно-реактивный дроссель в работе может греться докрасна, поэтому ему необходима несгораемая термопрочная диэлектрическая немагнитная подкладка. По идее, специальный керамический ложемент. Допустима замена его сухой песчаной подушкой, или уже формально с нарушением, но не грубым, сварочную кишку укладывают на кирпичи.

А остальное?

Это значит прежде всего – электрододержатель и присоединительное устройство обратного шланга (зажим, прищепка). Их, раз у нас трансформатор на пределе, нужно купить готовые, а таких, как на рис. справа, не надо. Для сварочного аппарата на 400-600 А качество контакта в держателе мало ощутимо, и просто приматывание обратного шланга он тоже выдержит. А наш самодельный, работающий с натугой, может забарахлить вроде бы непонятно отчего.

Далее, корпус аппарата. Его нужно делать из фанеры; желательно бакелитовой пропитанной, как описано выше. Днище – толщиной от 16 мм, панель с клеммником – от 12 мм, а стенки и крышку – от 6 мм, чтобы при переноске не оторвались. Почему не листовая сталь? Она ферромагнетик и в поле рассеяния трансформатора может нарушить его работу, т.к. мы вытягиваем из него все, что возможно.

Что до клеммных колодок, то самые клеммы делаются из болтов от М10. Основа – те же текстолит или стеклотекстолит. Гетинакс, бакелит и карболит не годятся, довольно скоро пойдут крошиться, трескаться и расслаиваться.

Пробуем постоянку

Сварка постоянным током имеет ряд преимуществ, но ВХ любого сварочного трансформатора на постоянке ужесточается. А у нашего, рассчитанного на минимально возможный запас по мощности, станет недопустимо жесткой. Дроссель-кишка тут уже не поможет, даже если бы он работал на постоянном токе. Кроме того, надо защитить дорогущие выпрямительные диоды на 200 А от бросков тока и напряжения. Нужен возвратно-поглощающий фильтр инфранизких частот, ФИНЧ. Хотя на вид он отражающий, но нужно учесть сильную магнитную связь между половинами катушки.

Известная много лет схема такого фильтра дана на рис. Но сразу же по ее внедрении любителями выяснилось, что рабочее напряжение конденсатора С мало: выбросы напряжения при зажигании дуги могут достигать 6-7 значений ее Uхх, т.е.450-500 В. Далее, конденсаторы нужны выдерживающие циркуляцию большой реактивной мощности, только и только масляно-бумажные (МБГЧ, МБГО, КБГ-МН). О массогабаритах одинарных «банок» этих типов (кстати, и не дешевых) дает представление след. рис., а на батарею их понадобится 100-200.

С магнитопроводом катушки проще, хотя и не совсем. Для него подойдут 2 ПЛа силового трансформатора ТС-270 от старых ламповых телевизоров-«гробов» (данные есть в справочниках и в рунете), или аналогичные, или ШЛ с похожими либо большими a, b, c и h. Из 2-х ПЛов собирают ШЛ с зазором, см. рис., в 15-20 мм. Фиксируют его текстолитовыми или фанерными прокладками. Обмотка – изолированный провод от 20 кв. мм, сколько влезет в окно; 16-20 витков. Мотают ее в 2 провода. Конец одного соединяют с началом другого, это будет средняя точка.

Настройка фильтра производится по дуге на минимальном и макисмальном значениях Uхх. Если дуга на минимале вялая, электрод липнет, зазор уменьшают. Если на максимале жжет металл – увеличивают или, что будет эффективнее, срезают симметрично часть боковых стержней. Чтобы сердечник от этого не рассыпался, его пропитывают жидким, а потом нормальным лаком. Найти оптимум индуктивности довольно трудно, но зато потом сварка работает безукоризненно и на переменном токе.

Микродуга

О назначении микродуговой сварки сказано вначале. «Аппаратура» для нее предельно проста: понижающий трансформатор 220/6,3 В 3-5 А. В ламповые времена радиолюбители подключались к накальной обмотке штатного силового трансформатора. Один электрод – сама скрутка проводов (можно медь-алюминий, медь-сталь); другой – графитовый стерженек вроде грифеля от карандаша 2М.

Сейчас для микродуговой сварки используют более компьютерные блоки питания, или, для импульсной микродуговой сварки, батареи конденсаторов, см. видео ниже. На постоянном токе качество, работы, разумеется, улучшается.

Видео: самодельный аппарат для сварки скруток

Видео: сварочный аппарат своими руками из конденсаторов

Контакт! Есть контакт!

Контактная сварка в промышленности используется преимущественно точечная, шовная и стыковая. В домашних условиях, прежде всего по энергопотреблению, осуществима импульсная точечная. Пригодна она для сваривания и приваривания тонких, от 0,1 до 3-4 мм, стальных листовых деталей. Дуговая сварка тонкостенку прожжет, а если деталь с монетку и менее, то самая мягкая дуга сожжет ее целиком.

Принцип действия точечной контактной сварки иллюстрирует рис: медные электроды с силой сжимают детали, импульс тока в зоне омического сопротивления сталь-сталь нагревает металл до того, что происходит электродиффузия; металл не плавится. Ток для этого нужен ок. 1000 А на 1 мм толщины свариваемых деталей. Да, ток в 800 А прихватит листы по 1 и даже 1,5 мм. Но если это не поделка для забавы, а, допустим, оцинкованный профнастил забора, то первый же сильный порыв ветра напомнит: «Мужик, а ток-то слабоват был!»

Тем не менее, контактная точечная сварка намного экономичнее дуговой: напряжение холостого хода сварочного трансформатора для нее – 2 В. Оно складывается 2-х контактных разностей потенциалов сталь-медь и омического сопротивления зоны провара. Рассчитывается трансформатор для контактной сварки аналогично ему же для дуговой, но плотность тока во вторичной обмотке берут 30-50 и более А/кв. мм. Вторичка контактно-сварочного трансформатора содержит 2-4 витка, хорошо охлаждается, а его коэффициент использования (отношение времени сварки к времени работы на холостом ходу и остывания) многократно ниже.

В рунете немало описаний самодельных импульсно-точечных сварочников из негодных микроволновок. Они, в общем-то, правильные, а в повторении, как написано в «1001 ночи», пользы нет. И старые микроволновки на помойках кучами не валяются. Поэтому займемся конструкциями менее известными, но, между прочим, более практичными.

На рис. – устройство простейшего аппарата для импульсной точечной сварки. Им можно сваривать листы до 0,5 мм; для мелких поделок он подходит отлично, а магнитопроводы такого и большего типоразмера относительно доступны. Его достоинство, помимо простоты – прижим ходовой штанги сварочных клещей грузом. Для работы с контактно-сварочным импульсником не помешала бы и третья рука, а если одной приходится с силой сжимать клещи, то вообще неудобно. Недостатки – повышенная аварийно- и травмоопасность. Если случайно дать импульс, когда электроды сведены без свариваемых деталей, то из клещей ударит плазма, полетят брызги металла, защиту проводки вышибет, а электроды сплавятся намертво.

Вторичная обмотка – из медной шины 16х2. Ее можно набрать из полосок тонкой листовой меди (получится гибкая) или сделать из отрезка сплющенной трубки подачи хладоагента бытового кондиционера. Изолируется шина вручную, как описано выше.

Здесь на рис. – чертежи аппарата импульсной точечной сварки помощнее, на сварку листа до 3 мм, и понадежнее. Благодаря довольно мощной возвратной пружине (от панцирной сетки кровати) случайное схождение клещей исключено, а эксцентриковый прижим обеспечивает сильное стабильное сжатие клещей, от чего существенно зависит качество сварного стыка. В случае чего прижим можно мгновенно сбросить одним ударом по рычагу эксцентрика. Недостаток – изолирующие узлы клещей, их слишком много и они сложные. Еще один – алюминиевые штанги клещей. Они, во-первых, не столь прочны, как стальные, во-вторых, это 2 ненужных контактных разности. Хотя теплоотвод по алюминию, безусловно, отличный.

Об электродах

В любительских условиях целесообразнее изолировать электроды в месте установки, как показано на рис. справа. Дома не конвейер, аппарату всегда можно дать остыть, чтобы изолирующие втулки не перегрелись. Такая конструкция позволит сделать штанги из прочной и дешевой стальной профтрубы, а еще удлинить провода (до 2,5 м это допустимо) и пользоваться контактно-сварочным пистолетом или выносными клещами, см. рис. ниже.

На рис. справа видна еще одна особенность электродов для точечной контактной сварки: сферическая контактная поверхность (пятка). Плоские пятки долговечнее, поэтому электроды с ними широко используются в промышленности. Но диаметр плоской пятки электрода должен быть равен 3-м толщинам прилегающего свариваемого материала, иначе пятно провара пережжется или в центре (широкая пятка), или по краям (узкая пятка), и от сварного стыка пойдет коррозия даже по нержавейке.

Последний момент об электродах – их материал и размеры. Красная медь быстро выгорает, поэтому покупные электроды для контактной сварки делают из меди с присадкой хрома. Такими следует пользоваться, при нынешних ценах на медь это более чем оправдано. Диаметр электрода берут в зависимости от режима его использования в расчете на плотность тока 100-200 А/кв. мм. Длина электрода по условиям теплопередачи не менее 3-х его диаметров от пятки до корня (начала хвостовика).

Как давать импульс

В простейших самодельных аппаратах импульсно-контактной сварки импульс тока дают вручную: просто включают сварочный трансформатор. Это ему, конечно, на пользу не идет, а сварка – то непровар, то пережог. Однако автоматизировать подачу и нормировать сварочные импульсы не так уж сложно.

Схема простого, но надежного и проверенного долгой практикой формирователя сварочных импульсов дана на рис. Вспомогательный трансформатор Т1 – обычный силовой на 25-40 Вт. Напряжение обмотки II – по лампочке подсветки. Можно вместо нее поставить 2 включенных встречно-параллельно светодиода с гасящим резистором (обычным, на 0,5 Вт) 120-150 Ом, тогда напряжение II будет 6 В.

Напряжение III – 12-15 В. Можно 24, тогда конденсатор С1 (обычный электролитический) нужен на напряжение 40 В. Диоды V1-V4 и V5-V8 – любые выпрямительные мосты на 1 и от 12 А соотв. Тиристор V9 – на 12 и более А 400 В. подойдут оптотиристоры из компьютерных блоков питания или ТО-12,5, ТО-25. Резистор R1 – проволочный, им регулируют длительность импульса. Трансформатор Т2 – сварочный.

КАТЕГОРИИ