Дроссель для сварки постоянным током своими руками

Как сделать дроссель для сварочного аппарата постоянного тока

Сварка постоянным электрическим током получила широкое применение не только в масштабах крупных производств, но и в домашних мастерских. Современный рынок предлагает десятки (если не сотни) аппаратов для сварки с помощью электрической дуги, начиная от компактных маломощных сварочников, заканчивая промышленными высокопроизводительными агрегатами. Вне зависимости от типа оборудования, применяемого для электросварки, всех их объединяет одна проблема — неконтролируемое падение напряжение, из-за чего розжиг дуги и формирование шва становится затруднительным.

Для решения этой проблемы умельцы придумали дросель, внедряемый в цепь со сварочным оборудованием. У начинающих сварщиков сразу возникнет много вопросов: «Что это за деталь и как она функционирует? Как сделать дроссель самому на свой аппарат? Как рассчитать дроссель правильно?». В этой статье мы постараемся ответить на эти, и многие другие вопросы.

Общая информация

Для чего нужен дроссель? Эта небольшая деталь, подключенная в цепь, обеспечивает плавный розжиг дуги и поддерживает ее стабильность даже при перепадах напряжения, к тому же металл практически не разбрызгивается, шов получается более качественным, можно точно настроить аппарат и без проблем варить тонкий металл.

Принцип работы прост: дроссель пропускает через себя ток, накапливая его от сварочного аппарата. Накопленный ток как раз и используется для компенсации потерянного напряжения. Также дроссель с подмагничиванием обеспечивает нужное сопротивление тока, если напряжение слишком велико.

Совсем не обязательно покупать дроссель в магазине, тем более это далеко не дешевая покупка. Этот агрегат вполне можно смастерить самостоятельно. Его конструкция состоит из сердечника и двух обмоток с сечением, рассчитанным на работу с определенным значением постоянного тока. Именно поэтому не получится изготовить универсальный дроссель, ведь маленькая деталь не справится с мощным сварочником, и наоборот. Так что важно правильно рассчитать, сколько обмотки понадобится для работы с тем или иным напряжением.

Регулировка тока

Регулировка сварочного тока крайне важна для правильной работы и формировании качественного шва. Она может осуществляться несколькими способами:

• Регулировка тока путем изменения расстояния между элементами сварочного аппарата. Самый популярный способ. Чтобы уменьшить силу тока раздвиньте разрезанный сердечник трансформатора. Индукция несколько рассеется, и сила тока станет меньше. Чем больше сварочный агрегат, тем больше возможность регулировать ток, потому что интервал регулировки напрямую зависит от доступного размера в корпусе аппарата.
• Регулировка тока на обмотке трансформатора. Таким способом можно отсечь часть катушки, тем самым увеличив значение напряжения, пуская ток по более короткому пути. Чтобы ослабить ток путь нужно наоборот увеличить.
• Регулировка тока с помощью стальной пружины с креплением клемм через заданный интервал. Это неплохой способ регулировки, он позволяет плавно настраивать ток, но есть один существенный недостаток — пружина сильно нагревается и при этом постоянно находится под ногами у мастера, а это грубейшее нарушение техники безопасности.

Если внедрить в цепь дроссель, то решится большинство проблем, связанных с регулировкой тока. Это на первый взгляд небольшое приспособление способно в полной мере компенсировать недостающие напряжение или наоборот выполнять роль сопротивления, если напряжения слишком много. Настройка тока дросселем происходит очень плавно и сварщику не нужно держать под ногами раскаленную пружину.

Применение дросселя

Дроссель для сварки своими руками лучше всего работает на сварочных трансформаторах. Это доказывает наша практика. Дроссель быстро разжигает дугу даже при значительной потере тока, поэтому его можно без проблем использовать на даче или в цеху с нестабильным напряжением.

Отдельная особенность — это возможность использовать дроссель в паре с выпрямителем. Связка дроссель + выпрямитель способна увеличивать электродвижущую силу самоиндукции. В случае с полуавтоматом такой набор оборудования позволить легко зажечь дугу даже на значительном расстоянии от поверхности металла.

Дроссель своими руками

Теперь давайте разберемся, как дроссель для сварки своими руками можно намотать и как рассчитать дроссель. Чтобы намотать дроссель правильно, нужно досконально знать его устройство и понимать принцип работы. В разделе «Общая информация» мы кратко описали устройство и принцип действия этого прибора. Мы составили небольшую поэтапную инструкцию, следуя которой вы сможете собрать дроссель. Собранная вами деталь подойдет для использования на небольшом производстве или при домашней сварке. Итак, приступим:

1. Для начала вам нужно найти старый трансформатор, он будет нашей основой. Опытные мастера советуют брать повышающий элемент из лампового телевизора модели «ТСА 270-1», он будет выступать в роли сердечника. Подобные модели можно легко найти на блошином рынке или поискать в интернете на онлайн-досках объявлений.
2. Затем нужно разобрать трансформатор. Делается это просто: нужно срезать болты или повернуть головки в верхней части агрегата, затем снять катушки.
3. Полученные «подковы» (как их именуют умельцы) устанавливают специальные прокладки. Их изготавливают из тонкого картона и приклеивают к основанию «подковы». Прокладки нужны для образования индуктивного зазора.
4. Теперь нужно намотать провод на «подкову». Для этого берем алюминиевые провода сечением 36 миллиметров. Намотайте 22-24 витка с каждой стороны. Если вам удалось найти сердечник из лампового телевизора, то вы сможете намотать на каждую сторону по 8 витков в два слоя. Не забудьте сделать изоляцию между витками с помощью бумаги и бакелитового лака.
5. Провод следует наматывать в одну сторону на каждой из катушек. Это необходимо для того, чтобы в конце провода располагались в одинаковом направлении и вверху была перемычка между отводами, соединяющая катушки, а внизу располагался вход и выход.
6. Если вы все же неправильно намотали провода, и они располагаются в разном направлении, то установите по диагонали косую перемычку между верхним и нижним отводами. Вторая пара отводов будет играть роль входа и выход.
7. Рекомендуется устанавливать дроссель в сварочном аппарате только после диодов. Подключите ко входу кабель диодного моста.

Если сила тока дросселем наоборот продолжает падать при применении, то нужно убрать несколько витков на каждой из катушек.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками и использовать его в своей работе. Самодельный дроссель легко можно собрать своими силами, зная элементарные законы электротехники. Расскажите о своем опыте конструирования дросселя в комментариях и делитесь этой статьей в социальных сетях. Желаем удачи!

Источник

Изготовление дросселя для сварочного аппарата своими руками

Понижающий трансформатор является основой простейшего сварочного аппарата. Более сложным является сварочный аппарат, у которого на выходе имеется выпрямитель, который переменное напряжение преобразует в постоянное. Такие сварочные аппараты называют выпрямителями.

Трансформаторы бывают трех видов: тороидальный, стержневой и броневой, различия между ними можно увидеть на рисунке выше.

Самым сложным является сварочный аппарат, преобразующий входную частоту сети питания 50 Гц сначала в постоянное напряжение, как у выпрямителей, с последующим преобразованием его в переменное, частота которого измеряется уже килогерцами. Это инвертор.

Сделать своими руками инвертор по силам только тому, кто хорошо разбирается в радиоэлектронике и в используемой там элементной базе. Для этого специалиста не нужно объяснять, для чего нужен дроссель и где его место в схеме. А неподготовленному человеку целесообразно объяснить, что такое трансформатор и выпрямитель к нему.

Расчет сечения проводов первичной обмотки трансформатора

Теория трансформаторов сложна тем, что она основана на законах электромагнитной индукции и других явлений магнетизма. Однако, не используя сложный математический аппарат, можно пояснить, как работает трансформатор и можно ли его собрать самостоятельно.

Вручную трансформатор можно намотать на металлическом сердечнике, собранном из пластин трансформаторной стали. Проще выполнить намотку на стержневой или броневой сердечник, чем на тороидальный. Сразу же следует обратить внимание, что на изображении хорошо видна разница в толщине проводов: тонкий провод расположен непосредственно на сердечнике, и в нем явно видно большее количество витков. Это первичная обмотка. Более толстый провод и с меньшим количеством витков — это вторичная обмотка.

Не учитывая потери мощности внутри трансформатора, рассчитаем, каким должен быть ток I₁ в его первичной обмотке. Идеальное напряжение сети равно U=220 В. Зная потребляемую мощность, например, P=5 кВт, имеем:

По току в первичной обмотке трансформатора определяем диаметр провода. Плотность тока для бытового сварочного трансформатора должна быть не более 5 А/мм 2 сечения провода. Следовательно, для первичной обмотки потребуется провод сечением S₁=22,7:5=4,54 мм 2 .

По сечению провода определяем квадрат, его диаметр d без учета изоляции:

d 2 =4S/π=4×4,54/3,14=5,78.

Извлекая корень квадратный, получаем d=2,4 мм. Эти расчеты выполнены для медных жил провода. При намотке проводов с алюминиевым сердечником полученный результат необходимо увеличить в 1,6-1,7 раза.

Для первичной обмотки применяют медный провод, изоляция которого должна хорошо выдерживать высокие температуры. Это стеклотканевая или хлопчатобумажная изоляция. Подойдет резиновая и резинотканевая изоляция. Провода, имеющие ПВХ изоляцию, применять не следует.

Расчет сечения проводов вторичной обмотки трансформатора

Напряжение на выходе трансформатора сварочного аппарата в отсутствие сварочной дуги (режим холостого хода) обычно составляет 60-80 В. Чем выше напряжение холостого хода, тем надежнее зажигается дуга. Напряжение же сварочной дуги обычно в 1,8-2,5 раза меньше, чем напряжение холостого хода.

Внимание. О том, что в отсутствие дуги напряжение на выходе трансформатора опасно для жизни, необходимо помнить постоянно.

Для сварки в быту обычно используют электрод диаметром 3 мм, которому достаточно обеспечить ток дуги примерно в 150 А. При напряжении холостого хода, равном 70 В, напряжение дуги будет равно примерно 25 В, и потребляемая мощность Р сварочного аппарата должна быть не менее

Р=25×150=3750 Вт =3,75 кВт.

Целесообразно рассчитывать трансформатор на большую мощность, то есть больший ток сварочной дуги. Например, при токе дуги в 200 А потребляемая мощность составит примерно 5 кВт. Вот на такую мощность и следует рассчитать трансформатор.

Напряжение однофазной сети в доме должно быть равным 220 В, но оно может изменяться на ±22 В. Это одна из причин, из-за которой может изменяться ток дуги и потребуется его регулировать.

Сечение провода во вторичной обмотке трансформатора определяют исходя из плотности тока, равной 5 А/мм 2 . Для тока в 200 А сечение провода равно 40 мм 2 , то есть это может быть только шина, которую наматывают с послойным изолированием. По существующим типовым размерам можно подобрать требуемую шину и по длине, и по поперечному сечению.

Типовые размеры медных шин, выпускаемых промышленностью:

Схема изготовления сварочного дросселя

• длина от 0,5 до 4 м с интервалом 0,5 м;
• ширина от 2 до 60 см с интервалом 1 см (при ширине от 4 до 10 см) и с интервалом 5 см (при ширине от 10 до 60 см);
• толщина от 3 до 10 мм.

Можно воспользоваться и многожильным проводом, сечение которого соответствует рассчитанному значению. Для увеличения сечения провод можно сложить вдвое или втрое. Для алюминиевого провода сечение необходимо увеличить в 1,6-1,7 раза.

Для дросселя, который включают на выходе трансформатора, сечение провода должно быть таким же, как и во вторичной обмотке трансформатора.

Выпрямитель для сварочного аппарата

Для сварки на постоянном токе к выходной обмотке трансформатора необходимо присоединить преобразователь переменного тока в постоянный. Такое устройство называют выпрямителем, поэтому и сварочный аппарат с этим устройством называют выпрямителем.

Верхний график представляет синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора. Горизонтальная ось t — это ось времени. Временной интервал между нулевыми значениями напряжения определяют периодом колебаний. Он состоит из положительного и отрицательного полупериодов.

Видно, что ток не постоянный, а пульсирующий. Уменьшить пульсацию можно только путем увеличения емкости конденсатора.

Для регулирования тока дуги дроссель необходимо включить между выходом трансформатора и точкой 3 выпрямителя.

Способы регулирования тока сварочной дуги

Рассмотрим один из способов регулирования тока сварочной дуги, основанный на применении дросселя во вторичной обмотке трансформатора. Регулируют ток дуги путем изменения воздушного зазора, предусмотренного в сердечнике, на котором выполнена намотка шины.

Рассмотрим три режима, в котором может находиться трансформатор.

Схема холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

1. Режим холостого хода. Переменное напряжение подано на вход трансформатора. Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС, но ток в выходной цепи отсутствует.
2. Режим нагрузки. В результате зажигания дуги она замыкает выходную цепь, состоящую из вторичной обмотки трансформатора и обмотки дросселя. Протекает ток, величина которого определяется индуктивным сопротивлением этих обмоток. Если бы не было дросселя, то ток был бы максимальным. Степень воздействия зависит от размеров воздушного зазора в стержне, на который намотана обмотка.
3. Режим короткого замыкания. Это момент касания электродом свариваемых частей заготовки. В сердечнике трансформатора создается переменный магнитный поток, и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС. Ток в цепи определяется величиной индуктивного сопротивления дросселя и вторичной обмотки трансформатора.

При увеличении зазора сопротивление возрастает. Это приводит к уменьшению магнитного потока и, соответственно, к уменьшению индуктивного сопротивления катушки дросселя и общего сопротивления цепочки. Ток дуги возрастает. Такой способ позволяет плавно регулировать ток.

Схема трансформатора в сборе.

Однако подвижная система имеет тот недостаток, что в результате вибрации металла при прохождении по катушке переменного тока она становится не очень надежной.

Можно, жертвуя плавностью регулировки, делать ее ступенчатой. Для этого необходимо сделать дроссель так, чтобы в магнитопроводе не было воздушного зазора. В процессе намотки через определенное количество витков необходимо делать отводы. В этом варианте ток можно регулировать ступенчато, через контакты, которые необходимо делать мощными в расчете на прохождение тока в сотни ампер.

Существует еще одна причина, по которой необходимо включение дросселя для создания условий нормальной ручной сварки.

Характеристику зависимости напряжения дуги от ее тока называют падающей. Неопытному сварщику придется поверить, что такая зависимость полезна при сварке, если трудно выдерживать неизменное расстояние между электродом и свариваемыми частями. Чтобы обеспечить такую характеристику, индуктивного сопротивления только вторичной обмотки трансформатора недостаточно. Непосредственная задача дросселя для сварочного аппарата — прибавить недостающее сопротивление.

Как сделать дроссель и намотать его правильно?

Для намотки катушки дросселя можно воспользоваться магнитопроводом серии UI. В таблице 1 приведены размеры, соответствующие максимальным значениям параметров а и b.

Наименование	a, мм	b, мм	c, мм	d, мм	e, мм	f, мм	h, мм	i, мм	k1, мм	k2, мм	Отверстия, мм
UI 90	90	120	90	30	30	30	7,8	60	15	105	4
UI 120	120	160	120	40	40	40	11,0	80	20	140	4

Прежде чем делать намотку, необходимо изолировать ярмо. В процессе намотки ее направление не меняют. Очередной слой изолируют от предыдущего хлопчатобумажной изоляцией. Можно использовать стеклоткань или картон, предназначенный для изоляции. Изоляционную прокладку пропитывают бакелитовым лаком. Если при намотке делают выводы, то их следует сразу же маркировать.

Ступенчато регулировать ток сварочной дуги можно путем включения на выходе нагрузочного омического сопротивления в виде спирали из нихрома, с периодическими отводами. Однако этот метод неудобен из-за возможно большого нагрева нити (даже докрасна).

Для плавной регулировки создают подвижные обмотки трансформатора. Меняя расстояние между первичной и вторичной обмоткой, изменяют величину магнитного потока и, следовательно, сопротивление во вторичной обмотке трансформатора.

Но для сварочного аппарата, используемого в быту, наиболее подходящим является метод плавной регулировки с применением дросселя.

Источник