Простейший самодельный сварочный аппарат своими руками. Как создать сварочный аппарат своими руками. Мощность потребляемая и выходная

Из статьи вы узнаете, какими бывают Своими руками изготовить их довольно просто, если имеются элементарные познания в электротехнике и необходимые инструменты. В качестве основы для сварочного автомата может быть взят как готовый трансформатор, так и самодельный.

Конечно, такие конструкции потребляют большую мощность, следовательно, в сети будет наблюдаться сильное падение напряжения. Это может сказаться на функционировании бытовых электроприборов. Именно по этой причине намного эффективнее оказываются конструкции, в основе которых находятся полупроводниковые элементы. Если сказать проще, то это аппараты.

Простейший сварочный аппарат

Так, первым делом стоит рассмотреть самые простые конструкции, которые может повторить любой. Конечно, это те устройства, в основе которых находятся трансформаторы. Конструкция, рассмотренная ниже, позволяет работать от напряжения 220 и 380 Вольт. Максимальный диаметр электрода, используемый при сварке, - 4 миллиметра. Толщина свариваемых металлических элементов колеблется в интервале от 1 до 20 миллиметров. О том, вы сейчас узнаете в полной мере. Причем продвигаться сможете от простого к сложному.

Несмотря на такие прекрасные характеристики, изготовление сварочного аппарата производится из легкодоступных материалов. Вам потребуется для сборки трансформатор понижающий, работающий от трехфазного напряжения. При этом его мощность должна составлять порядка 2 киловатт. Также стоит отметить, что вам необходимы будут не все обмотки. Поэтому в том случае, если одна из них вышла из строя, проблем с дальнейшим конструированием не возникнет.

Переделка трансформатора

Суть в том, что вам необходимо внести изменения лишь во вторичной обмотке. Для облегчения задачи ниже в статье приведена схема сварочного аппарата, подключение его к сети также описано.

Итак, первичную обмотку трогать не нужно, она имеет все характеристики, необходимые для работы от сети переменного тока 220 Вольт. Разбирать сердечник нет необходимости, достаточно непосредственно на нём разобрать вторичную обмотку, а вместо нее намотать новую.

На трансформаторе, который вы должны выбрать, присутствует несколько обмоток. Три первичных, столько же вторичных. Но имеются еще и средние обмотки. Их тоже три. Именно вместо средней необходимо намотать такой же провод, какой был использован для изготовления первичной. Причем необходимо от каждого тридцатого витка делать отводы. Около 300 витков в общей сложности должна иметь каждая обмотка. Благодаря правильной намотке провода можно увеличить мощность сварочного аппарата.

На обеих крайних катушках наматывается вторичная обмотка. Точное количество витков указать сложно, так как чем их больше, тем лучше. Провод используется сечением 6-8 квадратных миллиметров. Вместе с ним наматывается одновременно тонкий провод. В качестве силового кабеля нужно использовать многожильный в надежной изоляции. Именно так делаются своими руками.

Если проанализировать все конструкции, изготовленные по данной технологии, то оказывается, что примерное количество провода — около 25 метров. Если нет провода с большим сечением, можно использовать кабель с площадью 3-4 квадратных миллиметра. Но в этом случае его необходимо складывать вдвое при намотке.

Подключение трансформатора

Конструкцию имеет простую сварочный аппарат. Полуавтомат можно изготовить на его основе, если сделать еще одну обмотку для питания электропривода подачи электродов. Обратите внимание на то, что на выходе трансформатора будет очень большой ток. Поэтому все коммутационные разъемы необходимо выполнять максимально прочными.

Чтобы сделать клеммы для подключения к выводам вторичной обмотки, вам потребуется медная трубка. У нее должен быть диаметр 10 миллиметров, а длина 3-4 см. С одного конца ее нужно расклепать. Получиться должна пластина, в которой необходимо проделать отверстие. Диаметр его должен составлять около одного сантиметра. С другого конца вставляются провода. Независимо от того, сварочный аппарат постоянного тока или переменного, коммутация делается максимально жесткой и надежной.

Желательно их идеально зачистить, при необходимости обработать в кислоте и нейтрализовать ее. Для улучшения контакта второй край трубки должен быть слегка сплюснут при помощи молотка. Выводы первичной обмотки лучше всего крепить к текстолитовой плате. Толщина ее должна быть около трех миллиметров, можно больше. Она жестко крепится к трансформатору. Кроме того, в этой плате нужно сделать 10 отверстий, диаметр каждого около 6 миллиметров. Посмотрите, какая схема сварочного аппарата, как он включается в сеть 220 и 380 Вольт.

В них необходимо установить винты, гайки и шайбы. К ним производится подключение выводов всех первичных обмоток. В том случае, если требуется, чтобы сварка работала от бытовой сети 220 Вольт, соединяются параллельно крайние обмотки трансформатора. Последовательно с ними включается средняя обмотка. Идеально будет работать сварка при питании от 380 Вольт.

Чтобы произвести подключение первичных обмоток к питающей сети, нужно использовать другую схему. Обе крайние обмотки соединяются последовательно. Лишь после этого последовательно с ними включается средняя обмотка. Причина для этого кроется в следующем: средняя обмотка является дополнительным с ее помощью происходит снижение напряжения и тока во вторичной цепи. Благодаря этому работают в нормальном режиме сварочные аппараты, своими руками изготовленные по приведенной технологии.

Изготовление электрододержателя

Конечно, неотъемлемая часть любого сварочного аппарата — это электрододержатель. Нет необходимости покупать готовый, если сделать его можно из подручных материалов. Вам необходима трехчетвертная труба, ее суммарная длина должна быть около 25 сантиметров. С обоих концов необходимо сделать небольшие выемки, примерно на 1/2 диаметра. С таким держателем будет нормально работать сварочный аппарат. Для пластиковых элементов конструкции отдельное требование - они должны быть расположены как можно дальше от трансформатора и держателя.

Делать их нужно в трех-четырех сантиметрах от края. Затем возьмите кусок стальной проволоки, диаметр которой 6 миллиметров, приварите его к трубе напротив большей выемки. С другой стороны необходимо просверлить дырку, к ней прикрепите провод, который будет соединяться со вторичной обмоткой.

Подключение к сети

Стоит отметить, что нужно подключать сварочный аппарат по всем правилам. Во-первых, нужно использовать рубильник, с помощью которого можно без труда произвести отключение устройства от сети. Обратите внимание на то, что сварочные аппараты, своими руками изготовленные, по безопасности не должны уступать аналогам, выпускаемым промышленностью. Во-вторых, сечение проводов для подключения к сети должно быть не меньше полутора квадратных миллиметров. Ток потребления первичной обмотки составляет максимум 25 ампер. При этом во ток можно изменить в диапазоне 60..120 ампер. Обратите внимание на то, что данная конструкция сравнительно простая, поэтому подходит она лишь для применения в быту.

Аппарат для точечной сварки

Полезным окажется и сварочный аппарат точечного типа. Конструкции таких устройств не менее простые, нежели предыдущих. Правда, величина тока на выходе очень большая. Зато имеется возможность производить контактную сварку металлов до трех миллиметров толщиной. В большинстве конструкций нет регулировки выходного тока. Но при желании это можно сделать. Правда, усложняется вся самоделка. Необходимость в регулировании выходного тока отпадает, так как можно контролировать процесс сварки визуально. Конечно, сварочные инверторные аппараты окажутся намного эффективнее. Но точечные могут выполнять то, чего не позволяет сделать любая другая конструкция.

Для изготовления вам потребуется трансформатор с мощностью около 1 киловатта. Первичная обмотка остается без изменений. Переделать потребуется только вторичную. И если используется трансформатор от бытовой микроволновки, то нужно выбить вторичную обмотку, вместо нее произвести намотку нескольких витков провода большого сечения. Если имеется возможность, лучше использовать медную шину. На выходе должно получиться около пяти вольт, но этого окажется достаточно для полноценной работы устройства.

Конструкция электрододержателя

Здесь она немножко отличается от той, которая была рассмотрена выше. Для изготовления вам потребуются небольшие дюралевые заготовки. Подойдут прутки с диаметром 3 сантиметра. Нижний должен быть неподвижен, полностью изолирован от контактов. В качестве изоляционного материала можно использовать шайбы из текстолита, а также лакоткань. Любой, даже простейший точечный сварочный аппарат нуждается в надежном электрододержателе, поэтому его конструированию уделите максимум внимания.

Электроды изготавливаются из меди, их диаметр - 10-12 миллиметров. Они прочно закрепляются в держателе с помощью прямоугольных латунных вставок. Исходное положение электрода держателя - его половины разведены. Для придания упругости можно использовать пружины. Идеально подходят от старых раскладушек.

Работа контактной сварки

Необходимо подключать такую сварку к электрической сети при помощи автоматического выключателя. Он должен иметь номинальный ток 20 ампер. Обратите внимание на то, что на входе (там, где у вас находится счетчик) автомат должен быть либо таким же по параметрам, либо большим. Чтобы произвести включение трансформатора, применяется простой магнитный пускатель. Несколько отличается работа сварочным аппаратом контактного типа от той, которая была рассмотрена выше. И эти особенности вы сейчас узнаете.

Для включения магнитного пускателя необходимо предусмотреть специальную педаль, которую вы будете нажимать ногой для выработки тока во вторичной цепи. Обратите внимание на то, что включается и выключается контактная сварка только в том случае, если электроды полностью сведены. Если пренебрегать этим правилом, то будет появляться очень много искр, как следствие, это приведет к пригоранию электродов, выходу их из строя. Старайтесь как можно чаще обращать внимание на температуру сварочного аппарата. Время от времени делайте небольшие перерывы. Не допускайте перегрева агрегата.

Инверторный сварочный аппарат

Он является наиболее современным, но сложнее в конструировании. В нем используется и полупроводниковые транзисторы с высокой мощностью. Пожалуй, это наиболее дорогие и дефицитные детали. В первую очередь делается блок питания. Он импульсный, поэтому необходимо изготовить специальный трансформатор. А теперь более подробно о том, из чего состоит такой сварочный аппарат. Характеристики его компонентов смотрите далее.

Конечно, трансформатор, используемый в инверторе, намного меньше по габаритам, нежели рассмотренные выше. Также потребуется сделать дроссель. Итак, вам следует обзавестись сердечником из феррита, каркасом для изготовления трансформатора, медными шинами, специальными скобами, чтобы произвести фиксацию двух половин ферритового сердечника, изолентой. Последнюю необходимо выбирать, исходя из данных ее термической стойкости. Придерживайтесь этих советов, когда делаете сварочные инверторные аппараты.

Намотка трансформатора

Наматывается трансформатор на всю ширину каркаса. Только при таком условии он способен будет выдержать любые падения напряжения. Для намотки используется либо медная шина, либо провода, собранные в пучок. Обратите внимание на то, что провод из алюминия использовать нельзя! Он не может выдерживать такую большую плотность электрического тока, которая имеется в инверторе. Такой сварочный аппарат для дачи способен выручить вас, причем его вес крайне мал. Витки наматываются максимально плотно. Вторичная обмотка - это два провода с толщиной порядка двух миллиметров, скрученных вместе.

Друг от друга они должны быть максимально изолированы. Если у вас большие запасы от старых телевизоров, можно их применить в конструкции. Требуется 5 штук, причем сделать из них нужно один общий магнитопровод. Чтобы устройство работало с максимальной эффективностью, нужно уделять внимание каждой мелочи. В частности, толщина провода выходной обмотки трансформатора влияет на его бесперебойность.

Конструкция инвертора

Чтобы изготовить сварочный аппарат 200, необходимо уделить максимальное внимание всем мелочам. В частности, силовые транзисторы необходимо закрепить на радиаторе. Причем использование термопасты приветствуется для передачи тепла от транзистора к радиатору. И рекомендуется ее время от времени менять, так как она имеет свойство высыхать. Передача тепла при этом ухудшается, есть вероятность, что полупроводники выйдут из строя. Кроме того, нужно сделать принудительное охлаждение. Для этой цели используются вытяжные кулеры. Диоды, служащие для выпрямления переменного тока, необходимо закрепить на алюминиевой пластине. Ее толщина должна быть 6 миллиметров.

Соединение выводов осуществляется при помощи неизолированного провода. Его сечение должно составлять 4 миллиметра. Обратите внимание на то, чтобы между проводами соединения было максимальное расстояние. Они не должны прикасаться друг другу, независимо от того, какое воздействие испытывает корпус сварочного аппарата. Дроссель необходимо закрепить на основании сварочного аппарата при помощи металлической пластины.

Причем последняя должна полностью повторять форму непосредственно дросселя. Чтобы уменьшить вибрацию, необходимо установить уплотнитель из резины между корпусом и дросселем. Силовые провода внутри устройства разводятся в разные стороны. В противном случае имеется вероятность того, что произойдет короткое замыкание. Необходимо установить вентилятор таким образом, чтобы он осуществлял обдув всех радиаторов единовременно. В противном случае, если не получается использовать один вентилятор, придется ставить несколько.

Но лучше заранее полностью рассчитать место установки всех элементов системы. Обратите внимание на то, что вторичная обмотка должна охлаждаться максимально эффективно. Как видите, не только радиаторы нуждаются в эффективном обдуве. На этой основе можно без затрат сделать аргонный сварочный аппарат. Но его конструкция потребует использования иных материалов.

Заключение

Теперь вы знаете о том, как сделать несколько типов сварочных аппаратов. Если у вас имеются навыки в конструировании радиоэлектронных средств, то лучше, конечно же, остановиться на инверторном сварочном аппарате. Вы потратите время, зато на выходе получите прекрасное устройство, которое не уступает даже дорогим японским аналогам. Причем обойдется его изготовление в сущие копейки.

Но если имеется необходимость сделать сварочный аппарат, что называется, на скорую руку, то окажется проще соединить два трансформатора от микроволновых печей с измененными вторичными обмотками. Впоследствии весь агрегат можно усовершенствовать, добавив к нему электрический привод для подачи электродов. Также можно установить баллон, наполненный углекислым газом, чтобы в его среде осуществлять сварку металлов.

Хороший сварочный аппарат значительно облегчает все работы по металлу. Он позволяет соединять и разрезать различные детали железа, которые отличаются своей толщиной и плотностью стали.

Современные технологии предлагают огромный выбор моделей, отличающихся мощностью и размером. Надежные конструкции имеют достаточно высокую стоимость. Бюджетные варианты, как правило, имеют короткий срок эксплуатации.

В нашем материале представлена подробная инструкция как сделать сварочный аппарат своими руками. Перед началом рабочего процесса рекомендуется ознакомиться с разновидностью сварочного оборудования.

Виды сварочного аппарата

Устройства этой техники различается на несколько типов. Каждый механизм имеет некоторые особенности, которые отображаются на выполненной работе.

Современные сварочные аппараты делятся на:

• модели постоянного тока;
• с переменным током
• трёхфазные
• инвекторные.

Модель с переменным током считается самым простым механизмом, который легко можно сделать самостоятельно.

Простой сварочный аппарат позволяет выполнять сложные работы с железом и тонкой сталью. Чтобы собрать подобную конструкцию, необходимо иметь определенный набор материалов.

К ним относятся:

• провод для обмотки;
• сердечник выполненный из трансформаторной стали. Он необходим для намотки сварочника.

Все эти детали можно приобрести в специализированных магазинах. Подробная консультация специалистов, помогает сделать правильный выбор.

Конструкция с переменным током

Опытные сварщики называют подобную конструкцию понижающим трансформатором.

Как сделать сварочный аппарат своими руками?

Первое что необходимо сделать — это правильно изготовить основной сердечник. Для данной модели, рекомендуется выбирать стержневой тип детали.

Для его изготовления понадобятся пластины, выполненные из трансформаторной стали. Их толщина равна 0,56 мм. Перед тем как приступить к сборке сердечника, необходимо соблюдать его размеры.

Как правильно рассчитать параметры детали?

Все достаточно просто. Размеры центрального отверстия(окна) должны вместить всю обмотку трансформатора. На фото сварочного аппарата изображена подробная схема сборки механизма.

Следующим этапом будет сборка сердечника. Для этого берут тонкие трансформаторные пластины, которые соединяют между собой до необходимой толщины детали.

Далее наматываем понижающий трансформатор, состоящий из витков тонкой проволоки. Для этого делают 210 витков тонкой проволоки. С другой стороны делают намотку из 160 витков. Третья и четвертая первичная намотка, должна содержать 190 витков. После этого на поверхности крепят толстую платину.

Концы намотанной проволоки фиксируют болтом. Его поверхность отмечаю цифрой 1. Следующие концы проволоки закрепляют подобным образом с нанесением соответствующей разметки.

Обратите внимание!

В готовой конструкции должно присутствовать 4 болта с различным количеством витков.

В готовой конструкции соотношение наматывания обмотки будет равно 60% к 40%. Такой результат обеспечивает нормальную работу аппарата и хорошее качество сварочного крепления.

Контролировать подачу электрической энергии можно при помощи переключения проводов на необходимое количество обмотки. В процессе работы не рекомендуется перегревать сварочный механизм.

Аппарат постоянного тока

Данные модели позволяют выполнять сложные работы по толстым стальным листам и чугуну. Главное преимущество этого механизма, заключается в простой сборке, которая не займет много времени.

Сварочный инвектор представляет собой конструкцию вторичной обмотки с дополнительным выпрямителем.

Обратите внимание!

Он будет выполнен из диодов. В свою очередь, они должны выдерживать электрический ток в 210 А. Для этого подойдут элементы с маркировкой Д 160-162. Такие модели, довольно часто применяют для работы в промышленных масштабах.

Главный сварочный инвектор изготавливают из печатной платы. Такой сварочный полуавтомат выдерживает скачки электроэнергии во время длительной работы.

Ремонт сварочного аппарата не составит особого труда. Здесь достаточно заменить повреждённую область механизма. В случае серьезной поломки, необходимо заново осуществлять первичную и вторичную обмотки.

Фото сварочного аппарата своими руками

Обратите внимание!

Не секрет, что сварочный аппарат своими руками для человека, знакомого с электротехникой, сделать не так уж трудно. Особенно это имеет смысл, если он предназначен для использования в личном хозяйстве, где применяется лишь время от времени. В этом случае самодельный сварочный аппарат, себестоимость которого намного ниже заводского, вполне способен его заменить. Детали для его конструкции свободно можно снять с различных электрических бытовых устройств, вышедших из строя или, в случае необходимости, изготовить и собрать самому. Схемы таких аппаратов могут быть различными. Решающим фактором здесь обычно выступает доступность деталей и материалов.

Выбор подходящей схемы сварочного аппарата

Все сварочные аппараты дуговой электросварки делятся на инверторные и трансформаторные. Сразу необходимо отметить, что вопрос о том, как сделать сварочный аппарат самостоятельно, во многом зависит от возможности достать детали от определенной бытовой техники. Если все детали приобретать по рыночным ценам, то в результате себестоимость будет приближаться к цене фирменного аппарата, уступая ему в эффективности. Именно поэтому нужно иметь определенные знания в области электротехники и знать, где какая деталь ставится и где ее можно снять бесплатно или за небольшую цену.

Число витков на первичной обмотке должно быть порядка 240. При этом для обеспечения возможности регулировки сварочного тока с шагом от 20 до 25 витков делаются несколько отводов. Вторичную обмотку наматывают медной проволокой сечением от 30 до 35 мм в количестве от 65 до 70 витков. Для регулировки сварочного тока на ней тоже нужно сделать отводы. Изоляция вторичной обмотки должна быть особенно надежной и теплостойкой, поэтому ей стоит уделить особое внимание. Каждый из слоев необходимо проложить дополнительной изоляцией из хлопчатобумажной ткани.

Трансформаторный сварочный аппарат может использовать для работы переменный или постоянный ток. Первый из них самый простой по устройству, но сложнее в использовании. Для постоянного тока его достаточно несложно доработать, установив диодный мост. Подобный аппарат надежен, долговечен и неприхотлив в использовании, но имеет значительный вес и чувствителен к перепадам напряжения в электросети. Если оно падает ниже 200 В, становится очень сложно зажигать и удерживать электрическую дугу.

В отличие от трансформаторного инверторный сварочный аппарат, благодаря применению современных электронных деталей, имеет сравнительно небольшой вес. Его вполне может носить на плече один человек. Такой аппарат обладает устройством стабилизации тока, что очень облегчает работу при сварке. Понижение напряжения для него помех практически не создает, и он может работать от бытовой электросети. Однако инверторный аппарат очень чувствителен к перегреву и требует большой осторожности в работе, иначе он легко выходит из строя.

Сборка трансформаторного сварочного аппарата

Главной деталью такого аппарата является трансформатор. Основной характеристикой его должна быть способность стабильно держать рабочий ток, а это опирается на такой показатель, как внешняя вольт-амперная характеристика блока питания. Иными словами, ток сварки не должен значительно отличаться от тока, производимого коротким замыканием.

Для этого ток необходимо ограничить одним из таких способов, как увеличение магнитного рассеяния трансформатора, балластное сопротивление или установка дросселя. Сам трансформатор можно снять со сгоревшей высокочастотной микроволновой печи. Если доступа к нему нет, то можно изготовить сварочный трансформатор своими руками.

Для изготовления сердечника нужно приобрести пластины из трансформаторного железа. Площадь сердечника в идеале должна составить от 40 до 55 см², при таких показателях обмотка не будет излишне перегреваться. Первичные обмотки для самодельных сварочных трансформаторов должны состоять из толстой термостойкой медной проволоки сечением не менее 5 мм, а лучше более, заключенной в стеклотканевую или хлопчатобумажную изоляцию. Пластиковую или резиновую изоляцию для таких целей применять не рекомендуется, поскольку она менее стойка к перегреванию и легче пробивается, что вызывает короткое замыкание на первичной обмотке.

Нужно помнить, что вторичную обмотку сварочного трансформатора нужно наматывать на обеих сторонах сердечника. Ее можно соединить либо последовательно, либо встречно-параллельно. При этом нужно помнить, что обмотка должна производиться на обеих сторонах в одном направлении. После этого трансформатор помещается в металлический корпус. С его торца вырезаются отверстия для охлаждения аппарата, и ставится вытяжной вентилятор, снятый с блока питания устаревшего или сломанного компьютера. С противоположной стороны корпуса сверлится несколько десятков отверстий для циркуляции воздуха. После этого можно подсоединять кабели и держак для электродов.

Как собрать самодельный сварочный инверторный аппарат?

Инверторный сварочный аппарат можно вполне собрать из деталей от старых телевизоров. Для этого необходимы некоторые не только общие электротехнические знания, но и определенные познания в электронике. Его схема достаточно сложна. Инвертор представляет собой импульсный источник постоянного тока, и для его изготовления подойдет несколько ферритовых сердечников, которые стоят на строчных трансформаторах в старых телевизорах. Они складываются по три, и уже на них наматывается обмотка из медного или алюминиевого провода.

Поскольку первичная обмотка наиболее подвержена перегреву, между витками необходимо оставлять небольшие промежутки, чтобы облегчить процесс охлаждения. Стоит помнить, что алюминиевый провод нужно брать большего сечения, чем медный, поскольку его теплопроводность ниже. Для фиксации обмоток инвертора применяется проволочный бандаж из миллиметровой медной проволоки шириной 10 мм, наложенный на изоляцию из стеклоткани.

Конденсаторы тоже можно снять с телевизора, но только стоит помнить, что не рекомендуется брать бумажные конденсаторы от низкочастотных цепей, поскольку долго они работать при таких нагрузках не смогут. Тринисторы лучше взять достаточно маломощные и подсоединить их параллельно, чем брать один мощный, поскольку на них падает большая термическая нагрузка и их легче охлаждать. Тринисторы монтируются на металлической пластине толщиной не менее 3 мм, что облегчает отвод лишнего тепла. Диоды для сборки диодного моста тоже с легкостью можно набрать с нескольких старых телевизоров. Сам мост также монтируется на теплоотводящей пластине.

Некоторые детали для инверторного аппарата в телевизорах отсутствуют, и их приходится изготавливать самостоятельно. Прежде всего это дроссель. Его нетрудно сделать без каркаса из медного провода сечением не менее 4 мм, накрученного 11 витками с промежутками не менее 1 мм. Поскольку на дроссель будет падать основная термическая нагрузка, нужно поставить дополнительную систему воздушного охлаждения. В этом качестве вполне можно применить обычный бытовой вентилятор, монтируемый в корпусе сварочного аппарата таким образом, чтобы воздушная струя попадала прямо на дроссель.

Все элементы электронной схемы собираются на печатной плате из стеклотекстолита толщиной не менее 1,5 мм. К самой плате присоединяется теплоотвод, облегчающий охлаждение всей системы. В центре платы вырезается круглое отверстие для установки вентилятора, поскольку без принудительного воздушного охлаждения аппарат долго не проработает. Сварочный инвертор главным своим преимуществом имеет возможность делать мини-сварочные работы, сваривая тонкие металлические листы. Сам сварочный шов выходит более аккуратным, нежели у трансформаторного аппарата. Это имеет решающее значение при таком виде работ, как ремонт автомобиля своими руками.

Сварочный аппарат, сделанный самостоятельно, включает детали, полученные бесплатно или по бросовой цене, но вполне справляется со своими задачами.

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:

1. немного теории – на пальцах, без формул и зауми;
2. особенности магнитопроводов сварочных трансформаторов с рекомендациями по выбору из случайно подвернувшихся;
3. испытания имеющегося в наличии б/у;
4. расчет трансформатора для сварочного аппарата;
5. подготовка компонент и намотка обмоток;
6. пробная сборка и доводка;
7. 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:

1. Сталь магнитопровода берут с гистерезисом, более «овальным».
2. Нормируют обратимые потери на рассеяние. По аналогии: упало давление – потребители много и быстро не выльют. А оператор водоканала успеет включить подкачку.
3. 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:

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

Сварочные аппараты для дома своими руками чаще всего создаются умельцами из подручных материалов.

Если у Вас нет возможности или желания покупать сварочный аппарат, то можно собрать его своими руками, используя готовые элементы.

Однако для ускорения процесса сборки могут использоваться готовые узлы, детали. Держатель для электродов также можно сделать собственными силами из имеющихся в арсенале домашнего мастера материалов.

Простейший аппарат для сварки

В хозяйстве домашнего мастера может обнаружиться понижающий трансформатор С-Б22, ИВ-10, ИВ-8, мощность которого равна 1-2 кВт. Он понижает напряжение с 220 В до 36 В, служит для питания электроинструмента.

Сварочные аппараты на основе подобных трансформаторов могут собираться даже при вышедшей из строя обмотке.

Сварочный аппарат изготавливается следующим образом:

С трансформатора необходимо убрать вторичную обмотку.

• с катушек удаляются вторичные обмотки без повреждения первичных;
• среднюю первичную катушку перематывают тем же проводом, создавая через 30 витков отводы общим количеством 8-10 шт. (для удобства лучше нумеровать каждую из них по мере создания);
• две крайние катушки заполняются многожильным кабелем (три 6-8 мм провода с тонкой фазой, на каждую катушку расходуется 12-13 м);
• медная труба диаметром 10-12 мм используется для клеммы для кабеля ВО (одна сторона обжимает провода, вторая расплющивается, сверлится под крепеж диаметром 10 мм);
• на верхней панели трансформатора крепеж М6 заменяется более мощным (М10), к ним крепятся клеммы ВО;
• из текстолита изготавливается плата с 10-ю отверстиями для ПО, в каждое отверстие вставляется крепеж М6.

Сварочные аппараты этой конструкции запитываются в сети 380/220 В. В первом случае последовательно соединяются ПО крайних, затем средней катушек. Во втором варианте крайние обмотки соединяются параллельно, средняя подсоединяется последовательно в эту же цепь. Отводы ВО сажают в клеммы текстолитовой пластины 1 — 10. Ток регулируется клеммами 1 — 10.

Большие объемы работ производить этим СА не рекомендуется (максимум 15 электродов «тройки»).

Для резки металла второй конец кабеля, ведущего к держателю, подключается к клемме резка (со стороны средней катушки ПО). Характеристики тока ВО соответствуют 60-120 А, в ПО ток всегда равен 25 А. При работе электродами «двойка» трансформатор не нагревается выше +70˚С, поэтому время работ не ограничено. Режимы сварки/резки переключают при отключенном рубильнике.

Вернуться к оглавлению

Аппарат для сварки из автомобильных аккумуляторов

Для того, чтобы изобрести дизель-генератор для сварочного аппарата, необходимо в определенной последовательности соединить пару аккумуляторов.

Сварочный аппарат серьезно нагружает бытовую электросеть, обеспечивая скачок напряжения в 30 В при нагрузке 3,5 кВт. Вместо приобретения сварочного дизель-генератора умельцы создали оригинальную схему прибора, основой которой являются 3-4 последовательно соединенных АБ от легкового автомобиля. Емкость каждого из них должна быть не меньше 55-190 А/час, для объединения в общую цепь необходимо использовать надежные зажимы.

Данная схема незаменима в полевых условиях, так как выручат даже б/у аккумуляторы, доставленные к объекту силами легкового ТС. Необходимо учитывать сильный нагрев корпусов АБ уже после нескольких часов работы, ежедневно проверять уровень, плотность электролита при постоянном использовании. В жару из электролита интенсивно испаряется вода, поэтому контролирующие приборы (ареометр), дистиллированную воду, кислоту следует держать под рукой.

Сварочные аппараты этого типа достаточно ставить на ночную подзарядку, подключая соответствующее устройство в общую цепь, чтобы заряжались все АБ сразу. При сварке электродами диаметром 3 мм рабочий ток не больше 90-120 А, что не превышает половину мощности. Электролит не вскипает за счет высокой теплоемкости. Выходное напряжение полностью зависит от количества подключенных в цепь аккумуляторов, составляет 42-54 В.

Вернуться к оглавлению

Самодельный тороидальный сварочный аппарат

П-образные, Ш-образные трансформаторы значительно уступают тороидам в массогабаритном соотношении. Тороидальный сварочный аппарат в полтора раза легче Ш-образного аналога, однако основная трудность при самостоятельном изготовлении кроется в отсутствии необходимого железа. Умельцы делятся рекомендациями по изготовлению трансформатора из промышленного СА, отработавшего положенный ресурс. Аналогичной заменой послужит трансформатор ТСА 310 либо ТС 270. Его П-образные пластины «половинят» зубилом, правят на наковальне.

Сварочные аппараты этого типа собраны из пластин 45 х 9 см:

• пластинчатый клепаный обруч диаметром 26 см наполняется пластинами встык друг к другу (работа выполняется вдвоем, напарник фиксирует набираемый сердечник, предотвращая распрямление пластин);
• при достижении внутреннего диаметра конструкции 12 см набор прекращается;
• из электрокартона вырезаются детали: полоса шириной 9 см, кольца с внутренним диаметром 11 см, внешним 27 см;
• кольца прикладываются к боковым сторонам конструкции, собранной на первом этапе, обматываются матерчатой изолентой;
• обмотка I укладывается на изоленту — 170 оборотов (для 220 В) провода диаметром 2 мм марки ПЭВ-2;
• обмотка II укладывается поверх нее — 30 витков проводом диаметром 15-20 мм марки ПЭВ-3;
• обмотка III — 30 оборотов проводом марки МГТФ 0,35;
• изоляция друг от друга тесьмой, ПО проверяется на ток ХХ: если он меньше 1-2 А, отматывается несколько витков, при величине тока ХХ больше 2 А добавляется два оборота.

Данный сварочный аппарат имеет оригинальную схему управления в виде фазового регулятора. Напряжение, снятое с обмотки III, выпрямляется диодным мостиком. Конденсатор заряжается через резисторы до 6 В, затем происходит пробой через динистор, собранный из тиристора, стабилитрона. Открывается диод с тиристором. Последний резистор в схеме ограничивает ток, при отрицательной волне переменного тока открываются ответные тиристор, диод. Сварочные аппараты такой конструкции отстраиваются резистором.

Для создания сварочного аппарата необходимы резисторы мощностью от 10 Вт.

В схеме использованы:

• диоды на ток 160-250 А, закрепленные на радиаторах с площадью от 100 см 2;
• конденсатор К50-6;
• резисторы мощностью от 10 Вт;
• тиристоры КУ202 либо КУ201.

Сварочный аппарат уверенно варит электродами диаметром 4 мм, режет металл. Держатель для него можно сделать самостоятельно из равнополочного уголка длиной 10 см (полки по 2 см). В 1 см от края уголка в самом углу сверлится отверстие диаметром 4,1 мм, через которое новым электродом можно выталкивать сгоревший электрод. Нижняя часть полок заужается по руке сварщика. Во внутренний угол вваривается проволока, отогнутая от него вертикально вверх. Снизу на конструкцию надевается кусок резинового шланга. При работе электрод вставляется между краями уголка, прижимается к ним куском приваренной проволоки.