Varilni transformator DIY

Danes si je težko predstavljati gradnjo in ustvarjanje različnih kovinskih konstrukcij brez uporabe varilnih transformatorjev. Visoka zanesljivost povezav konstrukcij in enostavnost opravljanja dela sta varilnemu stroju omogočila trdno mesto v arzenalu vsakega graditelja. Tak transformator lahko kupite v kateri koli trgovini s strojno opremo. Vendar tovarniški model ne more vedno izpolniti določenih zahtev in zahtev. Zato mnogi poskušajo sami narediti varilni transformator. Izdelava domačega varilnega transformatorja poteka v več fazah, od izračunov do namestitve.

Če želite razumeti celoten postopek izdelave transformatorja za varjenje z lastnimi rokami, morate razumeti načelo njegovega delovanja, ki je sestavljeno iz pretvorbe napetosti 220 voltov v nižjo napetost do 80 voltov. V tem primeru se trenutna jakost poveča s 1,5 ampera na 160 – 200 amperov, v industriji pa na 1000 amperov. Ta odvisnost za varilni transformator se imenuje tudi značilnost znižanja volt-ampera in je ena od temeljnih značilnosti aparata. Na podlagi te odvisnosti je zgrajena celotna konstrukcija varilnega transformatorja in izvedeni vsi potrebni izračuni ter ustvarjeni različni modeli varilnih strojev..

Vrste domačih transformatorjev za varjenje

Več kot dvesto let je minilo od odkritja pojava električnega loka in nastanka prvega varilnega stroja. V vsem tem času so se varilni transformator in varilne metode izboljšali. Danes lahko vidite več različnih modelov varilnih aparatov, različnih zahtevnosti in načela delovanja. Med njimi sta najbolj priljubljena za izdelavo z lastnimi rokami varilni transformator za uporovno varjenje in za oblok.

Varilni transformator za obločno varjenje

Transformatorji za obločno varjenje so najbolj razširjeni med obrtniki. Razlogov za to priljubljenost je več. Prvič, enostavna in zanesljiva zasnova aparata. Drugič, širok spekter uporabe. Tretjič, preprostost in prenosljivost. Toda poleg zgoraj opisanih prednosti ima ročno obločno varjenje številne pomanjkljivosti, med katerimi so glavne nizka učinkovitost in odvisnost kakovosti zvara od spretnosti varilca..

Ročno obločno varjenje se najpogosteje uporablja za različna popravila in gradbena dela, izdelavo kovinskih konstrukcij in delov konstrukcij, varjenje cevi. S pomočjo obločnega varjenja je možno rezanje in varjenje kovin različnih debelin.

Zasnova takšnih transformatorjev je precej preprosta. Naprava je sestavljena iz samega transformatorja, regulatorja toka, držala za elektrode in ozemljitvene sponke. Ločeno je treba izpostaviti osrednji element – transformator. Njegova zasnova je lahko več vrst, najbolj priljubljeni pa so domači varilni transformatorji s toroidnim in magnetnim vezjem v obliki črke U. Okoli magnetnega jedra sta dva navitja bakrene ali aluminijaste žice – primarni in sekundarni. Odvisno od lastnosti delovanja se spreminja debelina žice na navitjih in število zavojev.

Transformator za točkovno varjenje

Ta vrsta varjenja se imenuje tudi odporno varjenje, odporni varilni transformatorji pa se nekoliko razlikujejo od strojev za obločno varjenje. Ključna razlika je v načinu varjenja. Če se torej pri obločnem varjenju taljenje zgodi s pomočjo električnega loka, ki nastane med elektrodo in površino, ki jo je treba variti, se pri odpornem varjenju izvede točkovno segrevanje zvara z električno energijo z uporabo dveh izostrenih bakrenih elektrod in visokega tlaka za povezave. Posledično se kovina obdelovancev na mestu udarca stopi in združi.

Točkasto varjenje je našlo široko uporabo v avtomobilski industriji, v gradbeništvu pri ustvarjanju okvirja iz armature za armiranobetonske konstrukcije, pri varjenju tankih listov aluminija, nerjavečega jekla, bakra in drugih kovin, ki zahtevajo posebne pogoje za varjenje..

Zasnova transformatorjev za točkovno varjenje ima tudi določene razlike. Prvič, gre za odsotnost odloženih elektrod. Namesto tega se uporabljajo koničasti bakreni kontakti, med katerimi se nahajajo elementi za varjenje. Drugič, transformatorji v takšnih napravah so manj zmogljivi in ​​so izdelani z jedrom v obliki črke U. Tretjič, kontaktni varilni stroji imajo v svoji zasnovi niz kondenzatorjev, ki za obločno varjenje niso potrebni..

Toda ne glede na to, ali nameravate narediti obločno varjenje ali uporovni transformator, morate poznati njihove lastnosti. In razumejte, za kaj je vsak od njih odgovoren in kako lahko spremenite to ali ono značilnost.

Značilnosti varilnih transformatorjev

Učinkovitost varilnega transformatorja določajo njegove lastnosti. Če veste in razumete, za kaj je odgovorna ta ali druga značilnost, lahko preprosto izračunate varilni transformator in napravo sestavite z lastnimi rokami.

Omrežna napetost in število faz

Ta značilnost označuje napetost omrežja, iz katerega se bo napajal varilni transformator. Najpogosteje so domači varilni transformatorji zasnovani za napetost 220 V, včasih pa je to lahko 380 V. Pri izračunih in ustvarjanju vezja je ta parameter eden glavnih.

Nazivni varilni tok transformatorja

Ta lastnost je temeljna za vsak varilni transformator. Sposobnost varjenja in rezanja kovinskega obdelovanca je odvisna od vrednosti nazivnega varilnega toka. V domačih in gospodinjskih varilnih transformatorjih vrednost nazivnega toka ne presega 200 A. Toda to je več kot dovolj, še posebej, ker je višji ta kazalnik, večja je teža samega transformatorja. Na primer, v industrijskih varilnih transformatorjih lahko varilni tok doseže 1000 A, teža takšnih naprav pa bo več kot 300 kg..

Meje regulacije varilnega toka

Pri varjenju kovine različnih debelin je potrebna določena jakost toka, sicer se kovina ne bo stopila. Za to je v zasnovi varilnih transformatorjev predviden regulator. Najpogosteje so meje prilagajanja določene glede na potrebo po uporabi elektrod določenega premera. Za domače stroje za obločno varjenje se meje nastavitev gibljejo od 50 A do 200 A. Za uporovne varilne transformatorje se nadzorne meje začnejo od 800 A do 1000 A in več.

Premer elektrode

Če želite z istim varilnim strojem variti kovino različnih debelin, morate prilagoditi nazivni varilni tok in uporabiti tudi elektrode različnih premerov. Jasno je treba razumeti, da varjenje s tankimi elektrodami zahteva nizko jakost toka, za debelejše pa nasprotno veliko. Enako velja za debelino kovine. Spodnja tabela prikazuje povzetek premerov uporabljenih elektrod, odvisno od debeline kovine in jakosti transformatorja..

Pomembno! Pri odpornih varilnih transformatorjih je pomemben tudi premer elektrod. Hkrati pa se uporabljata dva parametra – premer same elektrode in premer njenega stožčastega dela..

Nazivna delovna napetost

Kot že vemo, varilni transformator deluje tako, da vhodno napetost zniža na nižjo vrednost. Izhodna napetost se imenuje nominalna in ne presega 80 voltov. Za transformatorje za obločno varjenje je nazivno območje napetosti med 30 – 70 voltov. Poleg tega ta lastnost ni nastavljiva in je nastavljena na začetku. Transformatorji za točkovno varjenje imajo v nasprotju z obločnimi še nižjo nazivno napetost reda 1,5 – 2 voltov. Takšni kazalniki so glede na razmerje med napetostjo in tokom povsem naravni. Višja kot je amperaža, nižja je napetost.

Nominalni način delovanja

Ta izvedba je ena ključnih. Nominalni način delovanja kaže, kako dolgo lahko neprekinjeno delate in koliko ga morate pustiti, da se ohladi. Za samozaposlene varilne transformatorje je nominalni način v območju 30%. To pomeni, da lahko 3 od 10 minut kuhamo neprekinjeno in pustimo počivati ​​7 minut..

Poraba in izhodna moč

Dejansko imata ta dva kazalca majhen učinek. Toda če poznate oba kazalnika, lahko izračunate učinkovitost varilnega transformatorja. Manjša je razlika med porabo energije in izhodno močjo, tem bolje. Treba je opozoriti, da je treba pri izračunih poznati in upoštevati vrednost porabe energije..

Napetost odprtega tokokroga

Ta indikator je pomemben za transformatorje za obločno varjenje. On je odgovoren za videz loka. Višja kot je ta številka, lažje je sprožiti varilni lok. Toda napetost odprtega tokokroga je omejena z varnostnimi pravili in ne sme presegati 80 voltov.

Shema varilnega transformatorja

Pri ustvarjanju transformatorja za varjenje z lastnimi rokami ne morete brez njegovega shematskega diagrama. Pravzaprav pri tem ni posebnih težav, še posebej, ker je sama naprava transformatorja precej preprosta. Spodnji diagram prikazuje najpreprostejši transformator za obločno varjenje.

Pomembno! Tisti, ki slabo poznajo ali sploh ne razumejo električnih vezij, se morajo najprej seznaniti z GOST 21.614 “Pogojne grafične slike električne opreme in ožičenja v izvirniku.” In šele nato nadaljujte z ustvarjanjem vezja za varilni transformator.

Z razvojem elektrotehnike in tehnologije se je varilni transformatorski krog izboljšal. Danes lahko v domačih varilnih strojih vidite diodne mostove in različne regulatorje jakosti varilnega toka. Spodnji diagram transformatorja za obločno varjenje prikazuje, kako je diodni most vanj vgrajen..

Pomembno! Najbolj priljubljen med domačimi obločnimi varilnimi transformatorji je toroidni. Takšna naprava ima odlične zmogljivosti, ki so za red velikosti višje od transformatorjev z jedrom v obliki črke U. To velja predvsem za visoko učinkovitost in nazivni tok, ki ugodno vpliva na skupno težo naprave..

Za razliko od zgoraj opisanih, je vezje transformatorja za točkovno varjenje bolj zapleteno in lahko vključuje kondenzatorje, tiristorje in diode. To polnjenje omogoča natančnejši nadzor jakosti toka in časa kontaktnega varjenja. Približen diagram uporovnega varilnega transformatorja je prikazan spodaj..

Poleg zgornjih shem varilnih strojev obstajajo še druge. Njihovo iskanje ne bo težko. Objavljeni so tako na internetu kot v različnih revijah in knjigah o elektrotehniki. Ko dobite shemo, ki vam je najbolj všeč, lahko začnete izračunati in sestaviti varilni transformator.

Izračun transformatorja za varjenje

Kot je že opisano, je transformator sestavljen iz jedra in dveh navitij. Ti strukturni elementi so odgovorni za osnovno delovanje varilnega transformatorja. Če vnaprej veste, kakšen mora biti nazivni tok, napetost na primarnem in sekundarnem navitju ter drugi parametri, se izračun izvede za navitja, prerez jedra in žice.

Pri izračunu transformatorja za varjenje se kot osnova vzamejo naslednji podatki:

• primarna napetost U1. Pravzaprav je to omrežna napetost, od katere bo transformator deloval. Lahko je 220V ali 380V;
• nazivna napetost sekundarnega navitja U2. Električna napetost, ki mora biti po znižanju vhoda in ne presega 80 V. Potrebna za udar v lok;
• nazivni tok sekundarnega navitja I. Ta parameter je izbran na podlagi tega, katere elektrode bodo varjene in katere največje debeline kovine je mogoče variti;
• površina preseka jedra Sс. Zanesljivost aparata je odvisna od površine jedra. Optimalna površina preseka je od 45 do 55 cm2;
• okensko območje Torej. Območje jedra okna je izbrano na podlagi dobrega odvajanja magneta, presežka odvajanja toplote in udobja navijanja žice. Parametri od 80 do 110 cm2 veljajo za optimalne;
• gostota toka v navitju (A / mm2). To je precej pomemben parameter, ki je odgovoren za električne izgube v navitjih transformatorja. Za domače varilne transformatorje je ta številka 2,5 – 3 A.

Kot primer izračunov vzamemo naslednje parametre za varilni transformator: omrežna napetost U1 = 220 V, napetost sekundarnega navitja U2 = 60 V, nazivni tok 180 A, površina preseka jedra Sc = 45 cm2, površina okna So = 100 cm2 , gostota toka v navitju 3 A.

Najprej je treba izračunati moč samega transformatorja:

P = 1,5 * Sс * Torej = 1,5 * 45 * 100 = 6750 W ali 6,75 kW.

Pomembno! V tej formuli je koeficient 1,5 uporaben za transformatorje z jedrom tipa P, Sh.Za toroidne transformatorje je ta koeficient 1,9, za jedra tipa PL pa SHL 1,7.

Nato izračunamo število zavojev za vsako navitje. Če želite to narediti, najprej izračunamo število zavojev na 1 V po formuli K = 50 / Sс = 50/45 = 1,11 obratov za vsak porabljen Volt.

Pomembno! Kot v prvi formuli se koeficient 50 uporablja za transformatorje z jedrom tipa P, Sh. Za toroidne transformatorje bo 35, za jedra tipa PL pa SHL 40.

Zdaj izračunamo največji tok na primarnem navitju po formuli: Imax = P / U = 6750/220 = 30,7 A. Ostaja izračunati zavoje na podlagi pridobljenih podatkov.

Za izračun zavojev uporabimo formulo Wx = Ux * K. Za sekundarno navitje bo to W2 = U2 * K = 60 * 1,11 = 67 zavojev. Za primarni izračun bomo izvedli nekoliko kasneje, saj se tam uporablja drugačna formula. Dokaj pogosto, zlasti pri toroidnih transformatorjih, se izračunajo koraki regulacije toka. To se naredi, da se žica izvede na določenem zavoju. Izračun se izvede po naslednji formuli: W1st = (220 * W2) / Ust.

Kje:

Ust – izhodna napetost sekundarnega navitja.

W2 – zavoji sekundarnega navitja.

W1st – zavoji primarnega navijanja določene stopnje.

Najprej pa je treba izračunati napetost vsake stopnje Ust. Če želite to narediti, uporabite formulo U = P / I. Na primer, za naš transformator 6750 W moramo narediti štiri stopnje z regulacijo pri 90 A, 100 A, 130 A in 160 A. Če podatke nadomestimo s formulo, dobimo U1st1 = 75 V, U1st2 = 67,5 V, U1st3 = 52 V, U1st4 = 42,2 V.

Dobljene vrednosti nadomestimo v obrazec za izračun obratov za nastavitvene korake in dobimo W1st1 = 197 obratov, W1st2 = 219 obratov, W1st3 = 284 obratov, W1st4 = 350 obratov. Če dodamo še 5% največji vrednosti pridobljenih zavojev za 4. stopnjo, dobimo realno število zavojev – 385 zavojev.

Na koncu izračunamo prerez žice na primarnem in sekundarnem navitju. Če želite to narediti, delite največji tok za vsako navitje z gostoto toka. Posledično dobimo Sperv = 11 mm2 in Svtor = 60 mm2.

Pomembno! Izračun uporovnega varilnega transformatorja se izvede na enak način. Vendar obstajajo številne pomembne razlike. Dejstvo je, da je nazivni tok sekundarnega navitja za takšne transformatorje reda 2000 – 5000 A za tiste z majhno močjo in do 150.000 A za močne. Poleg tega se pri takšnih transformatorjih regulacija izvaja do 8 korakov z uporabo kondenzatorjev in diodnega mostu..

Namestitev varilnega transformatorja

Ob vseh izračunih in diagramu lahko začnete sestavljati transformator. Vse delo ne bo tako težko kot mukotrpno, saj boste morali šteti število zavojev in se ne izgubiti. Kljub dejstvu, da je toroidni transformator za varjenje najbolj priljubljen med domačimi napravami, razmislite o namestitvi na primeru transformatorja z jedrom v obliki črke U. To vrsto transformatorja je nekoliko lažje sestaviti v nasprotju s toroidnim in drugim najbolj priljubljenim med domačimi izdelki..

Začnemo delo z ustvarjanje okvirjev za navitja. Za to uporabljamo tektolitne plošče. Ta material se uporablja za izdelavo žigosanih plošč. Iz plošč smo izrezali dele za dve škatli. Vsaka škatla bo sestavljena iz dveh zgornjih pokrovov z režami za štiri stene. Območje notranjih rež bo ustrezalo površini preseka jedra z rahlim povečanjem sten škatle. Primer, kako naj bi izgledali deli škatle, je razvidno iz fotografije..

Ko sestavimo okvirje za navitja, jih izoliramo s toplotno odporno izolacijo. Nato začnemo navijati navitja.

Priporočljivo je, da vzamete žice za navitja s toplotno odporno stekleno izolacijo. To bo seveda nekoliko dražje v primerjavi s klasičnim ožičenjem, vendar posledično ne bo glavobolov glede možnega pregrevanja in okvare navitij. Ko smo navili eno plast ožičenja, jo izoliramo in šele nato začnemo navijati naslednjo. Ne pozabite narediti ovinkov na določenem številu kosov. Na koncu ustvarjanja navitij navijemo plast zgornje izolacije. Na koncih ovinkov pritrdimo bakrene vijake..

Pomembno! Preden namestite in pritrdite vijake na koncih žic, slednje potegnemo skozi dodatne luknje, izrezane v zgornji plošči okvirja tiskane plošče.

Zdaj začnemo sestavljati in laminirati magnetno vezje varilnega transformatorja. Zanj se uporablja železo, ustvarjeno posebej za to. Kovina ima določene kazalnike magnetne indukcije, neprimerna blagovna znamka pa lahko vse pokvari. Plošče s kovinskim jedrom lahko odstranite iz starih transformatorjev ali kupite ločeno. Plošče so debele približno 1 mm, za sestavljanje celotnega jedra pa je potrebno le potrpežljivo spajanje vseh plošč. Po zaključku preverite vsa navitja s testerjem za napake..

Po zaključku montaže transformatorja naredimo diodni most in namestite trenutni regulator. Za diodni most uporabljamo diode tipa B200 ali KBPC5010. Vsaka dioda je ocenjena na 50 A, zato so za varilni transformator z nazivno močjo 180 A potrebne 4 take diode. Vse diode so pritrjene na aluminijasti radiator in so vzporedno z dušilko priključene na pipe iz navitij. Ostaja le še sestavite ohišje in tja postavite varilni transformator.

Dober varilni transformator DIY morda ne bo deloval prvič. Razlogov za to je veliko, začenši z napakami pri izračunih in konča s pomanjkanjem izkušenj pri sestavljanju in nameščanju električne opreme. Toda vse pride z izkušnjami in enkrat ali dvakrat previjte navitja transformatorja, lahko dobite želeni rezultat.