Є кілька конструкцій саморобних зварювальних апаратів: трансформаторні, інверторні, імпульсні, напівавтомати, автомати, на постійному струмі, на змінному струмі і т.д. Але, в цій статті розглянемо найпростіший трансформаторний зварювальний апарат змінного струму. Як правило, його вистачає для побутових цілей, а якщо буде потрібно або є бажання, то можна зробити ще приставку до нього (діодний міст) і варити на постійному струмі.
Отже, треба буде роздобути десь трансформаторне залізо, краще з високою магнітною проникністю, для сердечника, а також кілька десятків метрів товстого дроту, краще мідного, у вигляді шини. Можна спробувати щастя відшукати щось на пунктах прийому металобрухту або у знайомих розпитати, проявити смикалку. Найпростіше і зручніше було б зробити зварювальний апарат з П-образним сердечником, стрижневого типу, але, за відсутності такого, можна використовувати і круглий сердечник, тороїдального типу, наприклад з латора або статора від електродвигуна. Формули розрахунку хоча і схожі, але трохи відрізняються.
Тут ми розглянемо методику виготовлення зварювального апарату класичного типу, з П-образним сердечником. Намотувати обмотку на такий трансформатор набагато легше, ніж на тороидальний, адже його можна розібрати і без праці поставити або зняти котушки.
Для того, щоб зварювальний апарат використовувати в побуті, досить щоб він міг «варити» метал електродами діаметром 3-4 мм. Виходячи з цих вимог і будемо робити свої розрахунки. Насамперед треба набрати сердечник з поперечним перерізом мінімум 25-35 см2, а краще 45-55 см2. Зайве не треба, тому що апарат буде важким, а ефекту від цього обважнення не буде. При площі 45-55 см2 зварювальний апарат матиме достатній запас потужності і не так нагріватися. Розраховується площа поперечного сердечника за формулою S = a * b, см2.
Далі нам необхідно вибрати тип проводу і розрахувати перетин і довжину первинної і вторинної обмотки. Для первинної обмотки краще використовувати спеціальний обмотувальний термостійкий мідний дріт в стеклотканевой або бавовняної ізоляції квадратного перетину. Первинній обмотці варто приділити особливу увагу, тому що перемотувати її складно, а під час зварювання температура її може досягати 100 і біліше градусів С. Тому проведення в поліхлорвінілової ізоляції не годяться, а в гумовій або гумовотканинної ізоляції ще можуть підійти. Апарат повинен витримувати середню тривалість зварювання і не перегріватися при спалюванні 5-7 електродів.
Якщо у вас не знайдеться дроти з потрібною ізоляцією, але є провід потрібного перетину, то ізоляцію можна зробити самому, а непотрібну ізоляцію зняти. Для цього треба заготовити смужки шириною близько 2 см з склотканини або бавовняної тканини і обмотати ними провід, а потім просочити електротехнічним лаком. Щоб апарат добре «варив», треба щоб вихідна напруга холостого ходу (тобто не під час зварювання, без навантаження) було в межах 60-65В, це на саморобних зварювальних апаратах з метою безпеки, а на промислових його роблять трохи вище - 70-75В. Напруга під час зварювання Uсв має бути в межах 18-24В, залежно від діаметра електрода.
Далі розрахуємо площа перетину дроту первинної і вторинної обмотки. Будемо виходити з максимальної потужності зварювального трансформатора, тобто при зварюванні електродом діаметром 4 мм і струмі Iсв = 130-160 А. P2 = Iсв * Uсв, а отже потужність у вторинній обмотці буде Р2 = 160 * 24 = 3,5. 4 кВт. А якщо врахувати втрати, то первинна обмотка буде споживати більше - близько 5 кВт, а звідси струм у первинній обмотці зварювального трансформатора може досягати 25 А. Щільність струму в обмотках повинна бути не більше 5 А / мм 2, а звідси і площа перетину дроту в первинній обмотці 25/5 = 5 мм 2, а краще взяти з запасом 6-7 мм 2 (діаметр 3 мм), у вторинній - 25-30 мм 2. І це без урахування ізоляції.
Далі визначаємо число витків і довжину шматка дроту. Напруга для первинної обмотки вибираємо трохи менше ніж в мережі - 210 В, воно зменшиться під навантаженням. Визначаємо для початку кількість витків на 1 вольт по формулі: n = 48 / S м, де S м - площа перетину сердечника магнітопроводу в см2, воно повинно бути в межах 45-55 см2 (див. Вище). Як бачимо, при хорошому муздрамтеатрі n буде дорівнювати приблизно 0,9-1,1.
Далі все просто, визначаємо кількість витків W1 = U1 / n, ділимо 210 / 0,9 і у нас виходить в залежності від перерізу магнітопроводу 200-230 витків. Вторинну обмотку розраховуємо приблизно також - W2 = U2 / n. Довжину шматка дроту для первинної та вторинної обмотки, я думаю ви здогадуєтеся як розрахувати: вимірюємо середню довжину одного витка, на каркасі котушки, і множимо на число витків, плюс невеликий запас.
Все, закінчивши з розрахунками, приступаємо до намотування котушок. Робимо каркас котушки за розміром муздрамтеатру так, щоб він легко одягався на сердечник. Матеріал використовуємо - електротехнічний картон, намотавши кілька шарів на дерев'яну заготовку (вистругати за формою муздрамтеатру) і склеїти, або можна зробити прямокутний або квадратний каркас для котушки (який вийде) з текстоліту. Наметовому половину первинної обмотки на один каркас і половину на другий, а зверху, також само, наметовому вторинну обмотку. Між шарами можна прокласти (дуже бажано), для кращої ізоляції електротехнічний картон, електротехнічну папір або смужки електротехнічного картону (для кращого охолодження і вентиляції), можна склотканина.
Перед намотуванням котушки дуже бажано всередину каркаса котушки, замість сердечника, вставити два дерев'яні клини (тобто дерев'яну заготовку про яку згадувалося вище розпиляти уздовж у вигляді клинів), за формою сердечника. Т.ч. котушку НЕ покарёжет під час намотування, адже дроти товсті, і вона легко одягнеться на муздрамтеатр.
Хочу сказати, що це приблизні розрахунки. Для більш точних доводиться враховувати багато чого. Не буду забивати вам цим голову, оскільки на практиці розрахунки завжди чимось відрізняються від реальних показників. Тому саморобний зварювальний апарат, після складання, завжди треба підлаштовувати. Включаємо апарат а електромережу і заміряємо напруга на вторинній обмотці, воно повинно бути в межах 60-65 В. Далі домативаем або змотуємо обмотку, домагаючись цього значення.
Що стосується первинної обмотки, то тут непогано було б мати кілька відгалужень під різний напруга мережі. Якщо ви будете використовувати свій зварювальний апарат в різних місцях - це вам дуже знадобиться. Адже, як показує практика, напруга мережі коливається, від 210 В, особливо в селах, до 240 В - в містах.
Другий момент, якщо ви десь помилилися в своїх розрахунках, неправильно визначили, наприклад, магнітну проникність трансформаторного заліза (а ви його думаю будите купувати не в магазині), і бачите, що диск вашого електролічильника явно крутиться швидше, ніж від 2 кіловатної електроплитки, значить треба подмотать первинну обмотку, або перемкнеться на більшу кількість витків, якщо ви про це подбали заздалегідь. Тому, поки не зроблено налаштування саморобного зварювального апарату, не поспішайте відкушувати надлишки проводу обмоток.
Важливе зауваження: якщо немає дроти потрібного перетину, можна намотати котушку в два дроти, тобто паралельно, запаралелліть, а кінці, природно, з'єднати. А при використанні алюмінієвих проводів, їх перетин треба збільшити в 1,5-1,7 рази.
І не забувайте про електро- і пожежобезпеки, почитайте правила і дотримуйтесь їх! Адже від іскор електрозварювання легко можна запалити багато чого.
Зібраний за даною технологією зварювальний апарат споживає на холостому ходу близько 1 кВт, а в момент зварювання 3-5, а то і 6 кВт, в залежності від діаметра електрода. Чим товщі електрод, тим більше струм споживання вашого апарату. Тому, якщо ви варите четвіркою і у вас вибиває автомат (таким чином обмежують струм споживання через слабку електромережі), значить візьміть електрод діаметром 3 мм і проблема зникне, або в ланцюг електрода, у вторинній обмотці, додайте опір - регулятор струму .
На цьому все. Бажаю успіхів!