Сварочный аппарат своими руками

Под блоком питания дуги в общем случае подразумевается схема состоящая из силового трансформатора и регулирующих элементов, улучшающих характеристику дуги а также выпрямитель и другие устройства. В самом простом варианте, если рассматривать схемы изготовления сварочного аппарата своими руками, то источником питания для дуги является только один силовой трансформатор, без использования дополнительных блоков и узлов.

Сварочный аппарат своими руками структурная схема для домашней мастерской

Блок питания заключается в корпус и оборудуется всеми необходимыми мелочами: соединительными разъемами и клеммами, специальными выключателями и регуляторами. Корпус сварочника можно оборудовать ручками для переноски и колесиками.

Подобную конструкцию достаточно хорошего качества сварки можно изготовить самостоятельно и своими руками. Главный секрет самодельного аппарата это небольшое понимание процесса сварки, правильный выбор материала, ну и вложить в процесс изготовления устройства кусочек своей души, мастерства и терпения.

Однако, если вы решились на самостоятельную сборку аппарата, вам будет гораздо легче, если свы поймете основные базовые теоретические навыки, касающиеся момента горения сварочной дуги и плавления электрода, характеристик трансформаторов, магнитопроводов.

Сварочный аппарат своими руками. Сварочный трансформатор

Это главный элемент любой схемы сварочного устройства, он понижает сетевое напряжение до 50...80 В. Работает трансформатор в особых условиях, их называют дуговом режиме при этом происходит максимальная отдача мощности. Поэтому трансформаторы должны спокойно выдерживать протекание больших токов до 200 А. Силовые характеристики трансформаторов должны сочетаться с их динамическими - ВАХ трансформатора должна соответствовать определенным требованиям, иначе ее нельзя будет использовать для ручной сварки.

Конструкции типовых трансформаторов сильно отличаются друг от друга. Разнообразие самодельных сварочных трансформаторов огромное, так как в их конструкциях много уникальных решений, но помимо этого самодельные конструкции трансформаторов очень просты: в них отсутствуют дополнительные элементы для регулировки тока, а регулировка происходит путем переключения витков катушек или с помощью других внешних специализированных устройств.

Трансформатор состоит из магнитопровода, состоящего из наборных пластин специальной трансформаторной стали, первичной и вторичной обмотки, часто собранных с отводами для регулировки или схемы устройства. Если трансформатор рассчитан на заданный ток, то варить можно сразу с выхода вторичной обмотки, без дополнительных схемных решений ограничения тока. Первичную обмотку рекомендуется изготавливать с отводами - это позволяет немного изменять сварочный ток, а при некоторых условиях поднастроить трансформатор под просевшее напряжение сети.

Главной частью трансформатора является магнитопровод. В большинстве случаев при изготовлении своими руками применяют магнитопроводы со списанных силовых и старых телевизионных трансформаторов, а также статоров электродвигателей. Этим объясняется огромное разнообразие изготовленных народными умельцами различных типов магнитопроводов сварочных трансформаторов.

Сварочный аппарат своими руками. Характеристики источника питания и сварочной дуги

Кроме основных параметров трансформатора таких как геометрические размеры магнитопровода, число витков его обмоток, величина уровня входного и выходного напряжения, потребляемый и максимальный на выходе ток имеются еще ряд характеристик для электросварочной системы, которые трудно оценить в домашних условиях или измерить с помощью самодельных измерительных приборов, однако именно эти характеристики определяют степень годности сварочного трансформатора в качестве источника питания для ручной сварки, в том числе и для формирования качественного шва. Что напрямую зависит от способности трансформатора стабильно держать ток, что описывается таким тезническим параметром, как внешняя вольт амперная характеристика (ВАХ) источника питания.

Внешней ВАХ называется зависимость напряжения на разъемах источника от величины сварочного тока.Сварочный ток зависит от нагрузочных свойств трансформатора и от электрической дуги.

Для ручной сварки используется только крутопадающая характеристика (3), жесткая и пологопадающая используются только в автоматах.

Характеристики сварочной дуги. Дуга это длительный электрический разряд на конце электрода и области дуговой зоны металла. При зажигании дуги сначала произойдет пробой газового промежутка электронами, а затем процесс стабилизируется и в дуговом промежутке появится также ионная проводимость. Помимо этого, стабилизатором горения дуги считается плавящаяся и испаряющаяся обмазка электродов.

В процессе соединения металом плавящимся электродом, под воздействием высоких температур, осуществляется плавление металла и формирование капли, а затем ее отрыв от электрода и перенос на металл конструкцию. Диаметр формирующихся капель и скорость их появления зависят от силы тока, диаметра электрода, длины дуги.

Если трансформатор работает хорошо, дуга горит стабильно, а наплавленный металл ложитсяровно - значит, все сделано правильно; если нет, то характеристика ВАХ трансформатора близка к жесткой. Тогда можно это исправить включив в цепь балластное сопротивление резистора номиналом в сотые доли ома, например кусочек проволоки из нихрома. Балластный резистор немного ограничит максимальный ток трансформатора, что подправит его внешнюю характеристику.

Так можно получить хорошие результаты горения дуги при сварке в ручном режиме. Улучшения крутизны внешней характеристики трансформатора можно также добится увеличив его выходное напряжения холостого хода, хотя при этом снизится КПД трансформатора.

Еще один полезный технический параметр, характеризующий работу устройства -Динамическая характеристика источника питания. Как известно, источник питания дуги должен обладать быстрой реакцией на изменения тока и напряжения в дуге. Это зависит от времени восстановления напряжения от нулевых показаний в режиме короткого замыкания до напряжения повторного появления дуги. Это время и считается динамической характеристикой источника питания. Оно не должно быть более 0,05 с на 25 Вольт. Эта особенно значимо при замыкании капель расплавленного металла дугового промежутка, то есть в момент перехода трансформатора в режим короткого замыкания.

Сила тока короткого замыкании во вторичной обмотке может быть выше сварочного тока в два раза. Для режима ручной в самодельных сварочных аппаратах своими руками, малое отношение токов могут оказаться отрицательным фактором.

Для устойчивого горения сварочной дуги важное свойство имеет так называемая эластичность дуги , т.е она продолжает гореть при увеличении ее длины. Эластичность дуги величина колличественная, ее критерием является ее максимальная длина, при которой дуга способна существовать.

Дуга способна загореться только при достижении в начале полупериода необходимого напряжения. Дуга переменного тока может зажигатся и гаснуть по 100 раз за секунду и гореть отдельными вспышками. Это зависит от напряжение холостого хода и фазового сдвига между напряжением холостого хода и током дуги. Сократить паузы в горении дуги можно повысив напряжения холостого хода. Однако не следует повышать его выше уровня 80 В с точки зрения электробезопасности. Лучше это решить с помощью схемотехнических возможностей, включив в цепь дросселя, приводящие к фазовому сдвигу между током и напряжением.

Сварочная дуга после этого может не иметь перерывов в горении вообще, так как она поддерживается ЭДС самоиндукцией.

На постоянном токе дуга более стабильна, швы получаются более лучшими. Постоянный ток в сварочных аппаратах собранными своими руками появляется после выпрямления его переменным током с помощью мощных выпрямительных мостов. Например на основе мощных диодов типа В-200 с максимальным ток до 200 Ампер).

Эти диоды обладают большими размерами, а их корпус необходимо установить на радиаторы. Лучше будет если вместо отдельных диодов использовать уже готовый диодный мост.

Диодные мосты в случае необходимости можно соединить параллельно для увеличения предела максимального тока.

Форму постоянного напряжения легко сгладить, использовав на выходе конденсатор емкостью от 10000 мкФ. При этом емкость подключается через сопротивление, который необходим, т.к в момент зажигания дуги происходит касание электрода к металлу и создается короткое замыкание.

Сварочный аппарат своими руками. Расчет трансформатора

Специфика расчета заключается в том, что при изготовлении самодельного аппарата параметры необходимо подстраивать под имеющийся магнитопровод. Часто трансформатор собирается не из самого лучшего материала для магнитопровода, и наматывается не лучшим проводом.

Сварочный аппарат своими руками постоянного тока, очень простая схема

Достоинства аппаратов постоянного тока перед их «переменнотоковыми аналогами хорошо известны. Это мягкое и плавное зажигание дуги, возможность соединять тонкостенные детали, меньшее разбрызгивание металла, отсутствие непровариваемых участков.

Вариант самодельного сварочного аппарата своими руками

Выходное переменное напряжение со вторичной обмотки силового трансформатора — 54 вольта. Использованы мощные тиристоры — Т161 — 160, управляемые оптотиристорами типа ТО125 — 12,5. Диоды мощные типа Д151 — 160. Это схема позволяет варить электродами до 3-4мм. После выпрямителя в схеме имеються три конденсатора по 15000 микрофарад на напряжение 80 вольт, и дроссель. Дроссель изготавливае5тся на ш-образном сердечнике с немагнитным зазором 0,5 — 1,0мм, площадь сечения которого 25 см² . Намотка осуществляется толстым медным проводом до заполнения каркаса.

Блок управления тиристорами выполнен на двух биполярных транзисторах, это стандартный релаксационный генератор с аналогом динистора. Стабилитрон VD1 типа Д814Д. Выпрямительный мост КЦ405Е или его аналог.