DIY溶接トランス

今日、溶接変圧器を使用せずにさまざまな金属構造の構築と作成を想像することは困難です。構造物の接続の高い信頼性と作業の容易さにより、溶接機はあらゆるビルダーの兵器庫でしっかりとその地位を占めることができました。このような変圧器は、どの金物店でも購入できます。ただし、工場モデルが特定の要求や要件を満たすことができるとは限りません。そのため、多くの人が自分で溶接用の変圧器を作ろうとしています。自家製の溶接変圧器の製造は、計算から設置まで、いくつかの段階で行われます。.

自分の手で溶接するための変圧器を作るプロセス全体を理解するには、220ボルトの電圧を最大80ボルトのより低い電圧に変換することからなるその動作原理を理解する必要があります。この場合、電流強度は1.5アンペアから160〜200アンペアに増加し、工業用では最大1000アンペアに増加します。溶接変圧器のこの依存性は、下降ボルトアンペア特性とも呼ばれ、装置の基本的な特性の1つです。この依存関係に基づいて、溶接変圧器の構造全体が構築され、必要なすべての計算が実行され、溶接機のさまざまなモデルが作成されています。.

溶接用自家製変圧器の種類

電気アークの現象が発見され、最初の溶接機が誕生してから200年以上が経過しました。この間ずっと、溶接トランスと溶接方法は改善されてきました。今日、さまざまな複雑さと動作原理の溶接機のいくつかの異なる設計を見ることができます。その中で、日曜大工の製造で最も人気のあるものは、抵抗溶接およびアーク用の溶接変圧器です。.

アーク溶接トランス

アーク溶接変圧器は職人の間で最も普及しています。この人気にはいくつかの理由があります。まず、装置のシンプルで信頼性の高い設計。第二に、幅広いアプリケーション。第三に、シンプルさと移植性。しかし、上記の利点に加えて、手動アーク溶接には多くの欠点があります。その主な欠点は、効率が低く、溶接の品質が溶接者のスキルに依存することです。.

手動アーク溶接は、さまざまな修理や建設作業、金属構造物や構造物の部品の製造、パイプ溶接に最もよく使用されます。アーク溶接の助けを借りて、さまざまな厚さの金属の切断と溶接の両方が可能です.

このようなトランスの設計は非常に単純です。このデバイスは、トランス自体、電流レギュレータ、電極のホルダー、およびアースクランプで構成されています。これとは別に、中心的な要素であるトランスを強調する価値があります。その設計にはいくつかのタイプがありますが、最も人気のあるのは、トロイダルおよびU字型の磁気回路を備えた自家製の溶接トランスです。磁気コアの周りには、銅線またはアルミニウム線の2つの巻線（一次および二次）があります。性能特性により、巻線の線の太さや巻数が変化します.

スポット溶接トランス

このタイプの溶接は抵抗溶接とも呼ばれ、抵抗溶接変圧器はアーク溶接機とは多少異なります。主な違いは溶接方法にあります。したがって、アーク溶接の場合、電極と溶接面の間に発生する電気アークの助けを借りて溶融が発生する場合、抵抗溶接では、2つの鋭利な銅電極と高圧を使用して電気による溶接のスポット加熱が実行されます。繋がり。その結果、衝撃点でのワークピースの金属が溶けて融合します.

スポット溶接は、鉄筋コンクリート構造物の補強材からフレームを作成する際の建設、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、および溶接に特別な条件を必要とするその他の金属の薄いシートの溶接において、自動車業界で幅広い用途があります。.

スポット溶接用の変圧器の設計にも一定の違いがあります。第一に、それは堆積した電極がないことに関する。代わりに、先の尖った銅接点が使用され、その間に溶接される要素が配置されます。第二に、そのようなデバイスの変圧器はそれほど強力ではなく、U字型のコアで作られています。第三に、接触溶接機の設計には一連のコンデンサがありますが、これはアーク溶接には必要ありません。.

ただし、アーク溶接または抵抗トランスのどちらを作成する場合でも、それらの性能特性を知る必要があります。そして、それらのそれぞれが何に責任があるのか​​、そしてこれまたはその特性をどのように変えることができるのかを理解してください.

溶接変圧器の特性

溶接変圧器の性能は、その性能特性によって決まります。この特性またはその特性が何の原因であるかを理解して理解することで、溶接トランスを簡単に計算し、自分の手でデバイスを組み立てることができます.

主電源電圧と相数

この特性は、溶接変圧器に電力が供給されるネットワークの電圧を示します。ほとんどの場合、自家製の溶接変圧器は220 Vの電圧用に設計されていますが、380 Vになることもあります。計算を実行して回路を作成する場合、このパラメーターは主要なパラメーターの1つです。.

変圧器の定格溶接電流

この特性は、あらゆる溶接トランスの基本です。金属ワークピースを溶接および切断する能力は、定格溶接電流の値に依存します。家庭用および家庭用の溶接変圧器では、定格電流の値は200 Aを超えません。ただし、特にこの指標が高いほど、変圧器自体の重量が大きくなるため、これで十分です。たとえば、工業用溶接変圧器では、溶接電流が1000 Aに達する可能性があり、そのようなデバイスの重量は300kgを超えます。.

溶接電流の調整の限界

厚さの異なる金属を溶接する場合、一定の電流強度が必要です。そうしないと、金属が溶けません。このために、溶接変圧器の設計にレギュレーターが用意されています。ほとんどの場合、調整限界は、特定の直径の電極を使用する必要性に基づいて設定されます。自家製アーク溶接機の場合、調整限界は50 A〜200 Aの範囲です。抵抗溶接変圧器の場合、制御限界は800 A〜1000A以上から始まります。.

電極径

同じアーク溶接機を使用して異なる厚さの金属を溶接するには、公称溶接電流を調整し、異なる直径の電極を使用する必要があります。薄い電極を使用した溶接では低い電流強度が必要であり、厚い電極では逆に大きな電流強度が必要であることを明確に理解する必要があります。金属の厚さについても同じことが言えます。以下の表は、金属の厚さと変圧器のアンペア数に応じて、使用される電極の直径の要約を示しています。.

重要！抵抗溶接トランスの場合、電極の直径も重要です。しかし同時に、2つのパラメータが使用されます-電極自体の直径とその円錐形の部分の直径です。.

定格動作電圧

すでにご存知のように、溶接トランスは入力電圧をより低い値に下げる働きをします。出力電圧は公称値と呼ばれ、80ボルトを超えません。アーク溶接変圧器の場合、定格電圧範囲は30〜70ボルトです。さらに、この特性は調整できず、最初に設定されます。スポット溶接変圧器は、アーク変圧器とは対照的に、1.5〜2ボルトのオーダーのさらに低い定格電圧を持っています。電圧と電流の関係を考えると、このような指標は非常に自然です。アンペア数が高いほど、電圧は低くなります.

公称動作モード

このパフォーマンスは重要なものの1つです。公称動作モードは、継続的に作業できる時間と、冷却するために必要な量を示します。自作の溶接変圧器の場合、公称モードは30％の範囲です。つまり、10分のうち3つを連続して調理し、7分間休ませることができます。.

消費電力と出力

実際、これら2つの指標はほとんど効果がありません。しかし、これらの指標の両方を知っていれば、溶接変圧器の効率を計算できます。消費電力と出力の差が小さいほど良いです。計算を実行するときは、消費電力の値を把握して考慮する必要があることに注意してください。.

開回路電圧

このインジケータは、アーク溶接トランスにとって重要です。彼は弧の出現に責任があります。この数値が高いほど、溶接アークをトリガーしやすくなります。ただし、開回路電圧は安全規則によって制限されており、80ボルトを超えてはなりません。.

溶接トランス図

自分の手で溶接するための変圧器を作るとき、その概略図なしではできません。実際、特に変圧器自体の装置は非常に単純であるため、これには特に問題はありません。下の図は、最も単純なアーク溶接トランスを示しています.

重要！電気回路に精通していない、または電気回路をまったく理解していない人は、最初にGOST21.614「オリジナルの電気機器および配線の条件付きグラフィック画像」に精通している必要があります。そして、その後、溶接変圧器の回路の作成に進みます.

電気工学と技術の発展に伴い、溶接変圧器回路は改善されました。今日、自家製の溶接機では、ダイオードブリッジや溶接電流の強さのさまざまなレギュレーターを見ることができます。以下のアーク溶接トランスの図は、ダイオードブリッジがどのようにそれに統合されているかを示しています。.

重要！自家製アーク溶接トランスの中で最も人気のあるものはトロイダルです。このようなデバイスは、U字型コアを備えたトランスよりも1桁高い優れた性能特性を備えています。これは主に高効率と定格電流に適用され、デバイスの総重量に有益な効果をもたらします。.

上記のものとは異なり、スポット溶接変圧器回路はより複雑であり、コンデンサ、サイリスタ、およびダイオードが含まれる場合があります。この充填により、現在の強度と接触溶接の時間をより細かく制御できます。抵抗溶接トランスのおおよその図を以下に示します。.

上記の溶接機のスキームに加えて、他のスキームがあります。それらを見つけることは難しくありません。それらはインターネットと電気工学に関する様々な雑誌や本の両方に掲載されています。あなたが最も好きなスキームを手に入れたら、溶接変圧器の計算と組み立てを始めることができます.

溶接用変圧器の計算

すでに説明したように、トランスはコアと2つの巻線で構成されています。溶接変圧器の基本的な性能に責任があるのはこれらの構造要素です。定格電流、一次巻線と二次巻線の電圧、およびその他のパラメータを事前に知って、巻線、コア、およびワイヤの断面積に対して計算が実行されます。.

溶接用変圧器を計算する際、以下のデータが基礎として使用されます。

• 一次電圧U1。実際、これは変圧器が動作する主電源電圧です。 220Vまたは380Vにすることができます。
• 二次巻線U2の定格電圧。電気電圧。入力を下げた後、80Vを超えないようにする必要があります。アークを発生させるために必要です。
• 二次巻線の定格電流I。このパラメータは、溶接する電極と溶接できる金属の最大厚さに基づいて選択されます。
• コアSсの断面積。装置の信頼性は、コアの領域に依存します。最適な断面積は45〜55cm2です。
• ウィンドウエリアそう。コアウィンドウの領域は、良好な磁気散逸、過剰な熱放散、および巻線の利便性に基づいて選択されます。 80〜110cm2のパラメータが最適と見なされます。
• 巻線の電流密度（A / mm2）。これは、トランス巻線の電気的損失の原因となるかなり重要なパラメータです。自家製の溶接変圧器の場合、この数値は2.5〜3Aです。.

計算の例として、溶接変圧器の次のパラメータを使用します。主電源電圧U1 = 220 V、二次巻線電圧U2 = 60 V、定格電流180 A、コア断面積Sc = 45 cm2、ウィンドウ面積So = 100 cm2 、巻線3Aの電流密度.

最初に計算するのは、変圧器自体の電力です。

P = 1.5 *Sс* So = 1.5 * 45 * 100 = 6750Wまたは6.75kW.

重要！この式では、係数1.5は、タイプP、Shのコアを持つ変圧器に適用されます。トロイダル変圧器の場合、この係数は1.9であり、タイプPL、SHL1.7のコアには適用されます。.

次に、各巻線の巻数を計算します。これを行うには、まず、消費されたボルトごとに、式K = 50 /Sс= 50/45 = 1.11ターンに従って1Vあたりのターン数を計算します。.

重要！最初の式と同様に、係数50は、タイプP、Shのコアを持つトランスに使用されます。トロイダルトランスの場合、係数50は35になり、タイプPL、SHL40のコアには係数50が使用されます。.

ここで、次の式に従って一次巻線の最大電流を計算します。Imax= P / U = 6750/220 = 30.7A。得られたデータに基づいて巻数を計算する必要があります。.

ターンを計算するには、式Wx = Ux * Kを使用します。二次巻線の場合、これはW2 = U2 * K = 60 * 1.11 = 67ターンになります。一次計算では、別の式が使用されているため、少し後で実行します。特にトロイダルトランスの場合、電流調整ステップの計算が実行されることがよくあります。これは、特定のターンでワイヤを引き出すために行われます。計算は次の式に従って実行されます：W1st =（220 * W2）/ Ust.

どこ：

Ust-2次巻線の出力電圧.

W2-二次巻線のターン.

W1st-特定のステージの一次巻線のターン.

ただし、最初に、各ステージUstの電圧を計算する必要があります。これを行うには、式U = P / Iを使用します。たとえば、6750 Wトランスの場合、90 A、100 A、130 A、および160Aのレギュレーションで4つのステージを作成する必要があります。データを式に代入すると、U1st1 = 75 V、U1st2 = 67.5 V、U1st3 = 52 V、U1st4 = 42.2Vが得られます。.

得られた値を調整ステップのターンを計算するためのフォームに代入すると、W1st1 = 197ターン、W1st2 = 219ターン、W1st3 = 284ターン、W1st4 = 350ターンが得られます。第4ステージで得られたターンの最大値にさらに5％を追加すると、実際のターン数（385ターン）が得られます。.

最後に、一次巻線と二次巻線のワイヤの断面積を計算します。これを行うには、各巻線の最大電流を電流密度で除算します。その結果、Sperv = 11mm2およびSvtor = 60mm2が得られます。.

重要！抵抗溶接トランスの計算も同様に行います。しかし、いくつかの重要な違いがあります。事実、このような変圧器の2次巻線の定格電流は、低電力のものでは2000〜5000 Aのオーダーであり、強力なものでは最大150,000Aです。さらに、このような変圧器の場合、調整はコンデンサとダイオードブリッジを使用して最大8ステップで行われます。.

溶接変圧器の設置

すべての計算と図が手元にあるので、変圧器の組み立てを開始できます。ターン数を数えなければならず、迷子にならないので、すべての作業は骨の折れるほど難しくはありません。溶接用のトロイダルトランスが自家製のデバイスの中で最も人気があるという事実にもかかわらず、U字型のコアを持つトランスの例を使用して設置を検討してください。このタイプの変圧器は、トロイダルであり、自家製製品の中で2番目に人気があるのとは対照的に、組み立てがやや簡単です。.

で作業を開始します 巻線用のフレームを作成する. このために、textoliteプレートを使用します。この材料は、刻印されたボードを作成するために使用されます。プレートから2箱分のパーツを切り出しました。各ボックスは、4つの壁用のスロットを備えた2つのトップカバーで構成されます。内側のスロットの面積は、ボックスの壁がわずかに増加したコアの断面積に対応します。箱のパーツがどのように見えるべきかの例は写真で見ることができます。.

巻線のフレームを組み立てた後、耐熱絶縁で絶縁します. 次に、巻線を巻き始めます.

巻線には耐熱ガラス絶縁の電線を使用することをお勧めします。もちろん、これは従来の配線に比べていくらか高価になりますが、その結果、巻線の過熱や故障の可能性に関する頭痛の種はありません。配線を1層巻いた後、それを絶縁し、その後で次の配線を巻き始めます。特定の数のかせを曲げることを忘れないでください。巻線の作成の最後に、上部断熱材の層を巻きます。ベンドの端に銅ボルトを固定します。.

重要！ワイヤーの端にボルトを取り付けて固定する前に、PCBフレームの上部プレートに開けられた追加の穴を通して後者を引っ張ります.

次に、溶接変圧器の磁気回路の組み立てとラミネートを開始します. 彼のために、このために特別に作られた鉄が使われています。金属には磁気誘導の特定の指標があり、不適切なブランドはすべてを台無しにする可能性があります。金属コアプレートは、古い変圧器から取り外すか、別途購入することができます。プレート自体の厚さは約1mmで、コア全体を組み立てるには、すべてのプレートを辛抱強く結合するだけで済みます。完了したら、テスターですべての巻線にエラーがないか確認します。.

変圧器の組み立てが完了すると、 ダイオードブリッジ 電流レギュレータを取り付けます。ダイオードブリッジには、タイプB200またはKBPC5010のダイオードを使用します。各ダイオードの定格は50Aであるため、180A定格の溶接変圧器にはこのようなダイオードが4つ必要です。すべてのダイオードはアルミニウムラジエーターに固定され、チョークと並列に巻線からのタップに接続されています。残っているのは ケースを組み立てる そこに溶接変圧器を置きます.

良いDIY溶接トランスは最初は動かないかもしれません。これには多くの理由があります。計算のエラーから始まり、電気機器の組み立てと設置の経験が不足していることで終わります。しかし、すべてに経験があり、トランスの巻線を1〜2回巻き戻すと、目的の結果を得ることができます.