1. Робочі характеристики зварювального трансформатора
2. Напруга мережі і кількість фаз
3. Номінальний зварювальний струм трансформатора
4. Діаметр електрода
5. Межі регулювання зварювального струму
6. Номінальна робоча напруга
7. Номінальний режим роботи
8. Потужність споживання і вихідна
9. Напруга холостого ходу

Займаючись пошуками підходящого зварювального трансформатора, багато хто відмовляється від заводських моделей на користь саморобних. Причини такого рішення можуть бути найрізноманітніші, починаючи від неприйнятних цін і закінчуючи бажанням зробити зварювальний трансформатор самостійно. По суті особливих складнощів в тому, як зробити зварювальний трансформатор, немає, до того ж, саморобний зварювальний трансформатор може по праву вважатися предметом гордості будь-якого господаря. Але при його створенні неможливо обійтися без знань про пристрій і схемою трансформатора, його характеристиках і розрахунках по ним.

1. Робочі характеристики зварювального трансформатора
2. Схема зварювального трансформатора
3. Розрахунок зварювального трансформатора

Робочі характеристики зварювального трансформатора

Будь електроінструмент володіє певними робочими характеристиками і зварювальний трансформатор не виняток. Але крім звичних, таких як потужність, кількість фаз і необхідну для роботи напругу в мережі, зварювальний трансформатор має цілий набір унікальних характеристик, кожна з яких дозволить безпомилково підібрати в магазині апарат під певний вид робіт. Для тих же, хто збирається виготовити зварювальний трансформатор своїми руками, знання цих характеристик буде потрібно для виконання розрахунків.

Але перш ніж перейти до детального опису кожної характеристики, необхідно розібратися, що собою являє базовий принцип роботи зварювального трансформатора. Він досить простий і полягає в перетворенні вхідної напруги, а саме його зниженні. Понижаюча вольтамперная характеристика зварювального трансформатора має наступну залежність - при зниженні напруги (Вольт) зростає сила струму зварювання (Ампер), що і дозволяє плавити і зварювати метал. На основі цього принципу і побудована вся робота зварювального трансформатора, а також пов'язані з нею інші робочі характеристики.

Напруга мережі і кількість фаз

З цією характеристикою все досить просто. Вона вказує на необхідну для роботи зварювального трансформатора напруга. Це може бути 220 В або 380 В. На практиці напруга в мережі може трохи коливатися в межах +/- 10 В, що може позначитися на стабільній роботі трансформатора. При розрахунках для зварювального трансформатора напруга в мережі є основною характеристикою для розрахунків. До того ж, від напруги в мережі залежить кількість фаз. Для 220 В - це дві фази, для 380 В - три. У розрахунках це не враховується, але для підключення зварювального апарату і його роботи це важливий момент. Також є окрема категорія трансформаторів, які можуть працювати як від 220 В, так і від 380 В.

Номінальний зварювальний струм трансформатора

Це основна робоча характеристика будь-якого зварювального трансформатора. Від величини сили зварювального струму залежить можливість різання і зварювання металу. У всіх зварювальних трансформаторах це значення вказується максимальним, так як саме стільки здатний видати трансформатор на межі можливостей. Звичайно, номінальний зварювальний струм можна регулювати для можливості роботи електродами різного діаметру, і для цього в трансформаторах передбачений спеціальний регулятор. Необхідно відзначити, що для побутових зварювальних трансформаторів, створених своїми руками, зварювальний струм не перевищує 160 - 200 А. Це пов'язано в першу чергу з вагою самого трансформатора. Адже чим більше сила зварювального струму, тим більше потрібно витків мідного дроту, а це зайві непідйомні кілограми. На додаток на зварювальний трансформатор ціна залежить від металу для проводів обмоток, і чим більше дроти було витрачено, тим дорожче обійдеться сам апарат.

Діаметр електрода

У роботі зі зварювальним трансформатором для зварювання металу використовуються наплавляемие електроди різного діаметру. При цьому можливість використовувати електрод певного діаметра залежить від двох чинників. Перший - номінальний зварювальний струм трансформатора. Другий - товщина металу. У наведеній нижче таблиці вказані діаметри електродів в залежності від товщини металу і зварювального струму самого трансформатора.

Як видно з цієї таблиці, використання 2 мм електрода буде просто безглуздим при силі струму в 200 А. Або навпаки, 4 мм електрод марний при силі струму в 100 А. Але досить часто доводиться виконувати зварювання металу різної товщини одним і тим же апаратом і для цього зварювальні трансформатори обладнуються регуляторами сили струму.

Межі регулювання зварювального струму

Для зварювання металу різної товщини використовуються електроди різного діаметру. Але якщо сила зварювального струму буде занадто великий, то метал при зварюванні прогорить, а якщо дуже маленькою, то не вдасться його розплавити. Тому в зварювальних трансформаторах для цих цілей вбудовується спеціальний регулятор, що дозволяє знижувати номінальний зварювальний струм до певного значення. Зазвичай в саморобних зварювальних трансформаторах створюється декілька ступенів регулювання, починаючи від 50 А і закінчуючи 200 А.

Номінальна робоча напруга

Як уже зазначалося, зварювальний трансформатор перетворює вхідну напругу до більш низького значення, що становить 30 - 60 В. Це і є номінальна робоча напруга, яке необхідно для підтримки стабільного горіння дуги. Також від цього параметра залежить можливість зварювання металу певної товщини. Так для зварювання тонколистового металу потрібно низька напруга, а для більш товстого - висока. При розрахунках цей показник дуже важливий.

Номінальний режим роботи

Однією з ключових робочих характеристик зварювального трансформатора є його номінальний режим роботи. Він вказує на період безперервної роботи. Цей показник для заводських зварювальних трансформаторів зазвичай становить близько 40%, а ось для саморобних він може бути не вище 20 - 30%. Це означає, що з 10 хвилин роботи можна безперервно варити 3 хвилини, а 7 давати відпочити.

Потужність споживання і вихідна

Як і будь-який інший електроінструмент, зварювальний трансформатор споживає електроенергію. При розрахунках і створенні трансформатора показник споживаної потужності відіграє важливу роль. Що стосується вихідної потужності, то її також слід враховувати, так як коефіцієнт корисної дії зварювального трансформатора безпосередньо залежить від різниці між цими двома показниками. І чим менше ця різниця, тим краще.

Напруга холостого ходу

Однією з важливих робочих характеристик є напруга холостого ходу зварювального трансформатора. Ця характеристика відповідає за легкість появи зварювальної дуги, і чим вище буде напруга, тим легше з'явиться дуга. Але є один важливий момент. Для забезпечення безпеки людини, що працює з апаратом, напруга обмежується 80 В.

Схема зварювального трансформатора

Як уже зазначалося, принцип роботи зварювального трансформатора полягає в зниженні напруги і підвищенні сили струму. У більшості випадків пристрій зварювального трансформатора досить просте. Він складається з металевого сердечника, двох обмоток - первинної та вторинної. На представленому нижче фото зображено пристрій зварювального трансформатора.

З розвитком електротехніки принципова схема зварювального трансформатора удосконалювалася, і сьогодні виробляються зварювальні апарати, в схемі яких використовуються дроселі, діодний міст і регулятори сили струму. На представленій схемі видно, як діодний міст інтегрований в зварювальний трансформатор (фото нижче).

Одним з найпопулярніших саморобних зварювальних трансформаторів є трансформатор з тороїдальним сердечником, в силу його малої ваги і прекрасних робочих характеристик. Схема такого трансформатора представлена ​​нижче.

Сьогодні існує безліч різних схем зварювальних трансформаторів, починаючи від класичних і закінчуючи схемами інверторів і випрямлячів. Але для створення зварювального трансформатора своїми руками краще вибирати більш просту і надійну схему, яка потребує використання дорогої електроніки. Як, наприклад, зварювальний тороидальний трансформатор або трансформатор з дроселем і доданими мостом. У будь-якому випадку для створення зварювального трансформатора, крім схеми, доведеться виконати певні розрахунки, щоб отримати необхідні робочі характеристики.

Розрахунок зварювального трансформатора

При створенні зварювального трансформатора під конкретні цілі доводиться визначати його робочі характеристики заздалегідь. Крім цього, розрахунок зварювального трансформатора виконується для визначення кількості витків первинної і вторинної обмоток, площі перетину сердечника і його вікна, потужності трансформатора, напруги дуги і іншого.

Для виконання розрахунків потрібні наступні вихідні дані:

• вхідна напруга первинної обмотки (У) U1;
• номінальну напругу вторинної обмотки (У) U2;
• номінальна сила струму вторинної обмотки (А) I;
• площа сердечника (см2) Sс;
• площа вікна (см2) So;
• щільність струму в обмотці (A / мм2).

Розглянемо на прикладі розрахунку для тороїдального трансформатора з наступними параметрами: вхідна напруга U1 = 220 В, номінальна напруга вторинної обмотки U2 = 70 В, номінальна сила струму вторинної обмотки 200 А, площа сердечника Sс = 45 см2, площа вікна So = 80 см2, щільність струму в обмотці становить 3 A / мм2.

Спочатку розраховуємо потужність тороїдального трансформатора за формулою:

P габаритні = 1,9 * Sc * So. В результаті отримаємо 6840 Вт або спрощено 6,8 кВт.

Важливо! Дана формула може бути застосована тільки для тороїдальних трансформаторів. Для трансформаторів з сердечником типу ПЛ, ШЛ використовується коефіцієнт 1,7. Для трансформаторів з сердечником типу П, Ш - 1,5.

Наступним кроком буде розрахунок кількості витків для первинної та вторинної обмоток. Щоб це зробити, спочатку доведеться обчислити необхідну кількість витків на 1 В. Для цього використовуємо наступну формулу: K = 35 / S. В результаті отримаємо 0,77 витка на 1 В споживаного напруги.

Важливо! Як і в першій формулі, коефіцієнт 35 можна застосовувати тільки для тороїдальних трансформаторів. Для трансформаторів з сердечником типу ПЛ, ШЛ використовується коефіцієнт 40. Для трансформаторів з сердечником типу П, Ш - 50.

Далі розраховуємо максимальний струм первинної обмотки за формулою: Imax = P / U. В результаті отримаємо струм для первинної обмотки 6480/220 = 31 А. Для вторинної обмотки силу струму беремо за константу в 200 А, так як можливо доведеться варити електродами з діаметром від 2 до 3 мм метал різної товщини. Звичайно, на практиці 200 А - це гранична сила струму, але запас в пару десятків ампер дозволить апарату працювати більш надійно.

Тепер на підставі отриманих даних розраховуємо кількість витків для первинної та вторинної обмоток в трансформаторі із ступінчастим регулюванням в первинній обмотці. Розрахунок для вторинної обмотки виконуємо за такою формулою W2 = U2 * K, в результаті отримаємо 54 витка. Далі переходимо до розрахунку ступенів первинної обмотки. Для цього використовуємо формулу W1ст = (220 * W2) / Uст.

де:

Uст - необхідна вихідна напруга вторинної обмотки.

W2 - кількість витків вторинної обмотки.

W1ст - кількість витків первинної обмотки певному щаблі.

Але перш ніж приступити до розрахунку витоків ступенів первинної обмотки, необхідно визначити напругу для кожного. Зробити це можна за формулою U = P / I, де:

P - потужність (Вт).

U - напруга (В).

I - струм (А).

Наприклад, нам потрібно зробити чотири ступені з наступними показниками номінальної сили струму на вторинній обмотці: 160 А, 130 А, 100 А і 90 А. Такий розкид знадобиться для використання електродів різного діаметру і зварювання металу різної товщини. В результаті отримаємо Uст = 40,5 В для першої ступені, 50 В для другого ступеня, 65 В для третього ступеня і 72 В для четвертої. Підставивши отримані дані в формулу W1ст = (220 * W2) / Uст, розраховуємо кількість витків для кожного ступеня. W1ст1 = 293 витка, W1ст2 = 238 витків, W1ст3 = 182 витка, W1ст4 = 165 витків. У процесі намотування дроту на кожному з цих витоків робиться відведення для регулятора.

Залишилося розрахувати перетин дроту для первинної та вторинної обмоток. Для цього використовуємо показник щільності струму в проводі, який дорівнює 3 A / мм2. Формула досить проста - необхідно максимальний струм кожної з обмоток розділити на щільність струму в проводці. В результаті отримаємо для первинної обмотки перетин дроту Sперв = 10 мм 2. Для вторинної обмотки перетин дроту Sвтор = 66 мм 2.

Створюючи зварювальний трансформатор своїми руками, необхідно виконати всі перераховані вище розрахунки. Це допоможе правильно підібрати всі необхідні деталі і потім зібрати з них апарат. Для новачка виконання розрахунків може здатися вельми заплутаним заняттям, але якщо вникнути в суть виконуваних дій, все виявиться не таким вже й складним.