На виготовлення лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) своїми руками багатьох штовхає надлишок на електроринку неякісних регуляторів. Можна використовувати і екземпляр промислового типу, щоправда, подібні зразки мають занадто великі розміриі дорого коштують. Саме через це застосування їх у домашніх умовах утруднене.
Що являє собою електронний ЛАТР?
Автотрансформатори потрібні, щоб плавно змінювати напругу струму частотою 50-60 Гцпід час проведення різних електротехнічних робіт. Ще їх часто використовують, коли потрібно зменшити або збільшити змінну напругу для побутового або будівельного електроустаткування.
Трансформаторами є електрична апаратура, яка оснащена кількома обмотками з'єднаними індуктивно. Застосовується вона перетворення електричної енергії за рівнем напруги чи струму.
До речі, широко використовувати електронний ЛАТР розпочали 50 років тому. Раніше прилад оснащували струмознімальним контактом. Його мали у своєму розпорядженні на вторинній обмотці. Так виходило плавно налаштовувати вихідну напругу.
Коли підключалися різні лабораторні пристрої, був варіант оперативної зміни напруги. Скажімо, за бажання можна було змінювати ступінь нагріву паяльника, налаштовувати оберти електромотора, яскравість освітлення та інше.
В даний час ЛАТР має різні модифікації. В цілому він є трансформатором, що перетворює змінну напругу однієї величини в іншу. Подібний пристрій є стабілізатором напруги. Його основною відмінністю є можливість регулювання напруги на виході з обладнання.
Існують різні види автотрансформаторів:
- Однофазний;
- Трифазний.
Останній тип - встановлені в єдиній конструкції три однофазні ЛАТРи. Однак мало хто бажає стати його власником. І трифазні, і однофазні автотрансформатори обладнані вольтметром та регулювальною шкалою.
Область застосування ЛАТРу
Автотрансформатор використовують у різних сферахдіяльності, серед них:
- Металургійне виробництво;
- Комунальне господарство;
- Хімічна та нафтова промисловості;
- Виробництво техніки.
Крім цього, він потрібен для наступних робіт: виготовлення побутових приладів, дослідження електрообладнання у лабораторіях, налагодження та перевірки техніки, створення телевізійних приймачів.
До того ж ЛАТР часто використовують у навчальних закладах для проведення дослідів на уроках хімії та фізики. Його можна навіть виявити у складі пристроїв деяких стабілізаторів напруги. Також застосовується як додаткового обладнаннядо самописців та верстатів. Майже у всіх лабораторних дослідженнях у вигляді трансформатора використовують саме ЛАТР, оскільки він має просту конструкціюта нескладний в експлуатації.
Автотрансформатор на відміну від стабілізатора, який застосовується лише в нестабільних мережах і на виході створює напругу 220В з різною похибкою 2-5%, видає точну задану напругу.
За кліматичними параметрами дозволяється використання цих приладів при висоті 2000 метрів, але струм навантаження доводиться знижувати на 2,5% під час підйому кожні 500 м.
Основні мінуси та плюси автотрансформатора
Головна перевага ЛАТРу – це вищий ККДадже тільки деяка частина потужності трансформується. Особливо важливо, якщо вхідна та вихідна напруга трохи відрізняються.
Їхнім мінусом є те, що відсутня між обмотками електрична ізоляція. Хоча в промислових електромережах нульовий провід має заземлення, тому такий фактор особливої ролі грати не буде, до того ж для обмоток використовується менше міді та сталі для сердечників, як наслідок, менша вага та габарити. В результаті можна добре заощадити.
Перший варіант – прилад зміни напруги
Якщо ви електрик-початківець, то краще спробувати спочатку зробити просту модельЛатра, яка буде регулюватися пристроєм напруги - від 0-220 вольт. За такою схемою автотрансформатор має потужність – від 25-500 Вт.
Щоб збільшити потужність регулятора до 1,5 кВт, потрібно тиристори VD 1 та 2 поставити на радіатори. Підключають їх паралельно навантаженню R 1. Ці тиристори струм пропускають у протилежних напрямках. При включенні приладу до мережі вони закриті, а конденсатори C 1 і 2 починають заряджатися від резистора R 5. Ще їм за необхідності змінюють величину напруги під час навантаження. До того ж цей змінний резистор разом з конденсаторами утворює фазозсувний ланцюг.
Таке технічне рішеннядає можливість користуватися відразу двома напівперіодамизмінного струму. У результаті навантаження застосовується повна потужність, а чи не половинна.
Єдиний недолік схеми в тому, що форма змінної напруги під час навантаження через специфіку роботи тиристорів виявляється не синусоїдальною. Все це призводить до перешкод через мережу. Для виправлення у схемі проблеми достатньо вбудувати фільтри послідовно навантаження. Їх можна витягти зі зламаного телевізора.
Другий варіант – регулятор напруги з трансформатором
Пристрій, що не викликає перешкод у мережі і дає синусоїдальну напругу, збирати важче попереднього. ЛАТР, схема якого має біополярний VT 1, В принципі теж вдасться зробити самостійно. Причому транзистор служить регулюючим елементом пристрою. Потужність у ньому залежить від навантаження. Працює як реостат. Така модель дозволяє змінювати робочу напругу не тільки при реактивних навантаженнях, а й активних.
Проте представлена схема автотрансформатора теж ідеальна. Її мінус у тому, що регулюючий транзистор, що функціонує, виділяє дуже багато тепла. Для усунення недоліку знадобиться потужний тепловідвідний радіатор, площа якого дорівнює не менше 250 см ².
У цьому випадку застосовується трансформатор T 1. Він повинен мати вторинну напругу близько 6-10 В потужність приблизно 12-15 Вт. Діодний міст VD 6 здійснює випрямлення струму, який згодом проходить до транзистора VT 1 у будь-якому варіанті напівперіоду через VD 5 і VD 2. Базовий струм транзистора регулюється змінним резистором R 1, змінюючи тим самим характеристики струму навантаження.
Вольтметр PV 1 контролює розміри напруги на виході з автотрансформатора. Він використовується з розрахунком напруги від 250-300 В. Якщо виникає необхідність збільшити навантаження, тоді варто замінити діоди VD 5-VD 2 і транзистор VD 1 більш потужні. Природно, за цим буде розширення площі радіатора.
Як видно, зібрати своїми руками ЛАТР, можливо, потрібно лише мати небагато знань у цій галузі та закупити все необхідні матеріали.
При конструюванні, збиранні чи ремонті чогось часто доводиться з'єднувати деталі. Типи та методи з'єднань різні. Наприклад, при з'єднанні виробів з металу використовують з'єднання на різьбленні (гвинт або болт з гайкою), клепку, склеювання, спаювання та зварювання.
І якщо для перших трьох потрібні лише механічні інструменти, то для спаювання необхідні паяльники, а для зварювання деякі умільці роблять саморобні зварювальні апарати постійного та змінного струму. Багато з цих агрегатів працюють без збоїв не один десяток років.
Саморобні апарати змінного струму
При складанні, ремонті або конструюванні побутової технікиабо будь-якого обладнання виникає потреба зварити кілька деталей разом. Зварювальні апарати змінного струму коштують дорого, купити їх не так просто. Але цілком допустимо зробити їх самому. Схеми таких пристроїв дуже різні.
Одна з оригінальних конструкційвиконано на основі трансформатора ЛАТР (автотрансформатора лабораторного). Цей апарат працює від звичайної мережі, використовуючи в роботі змінний струм. Електро технічні характеристикийого дуже високі через магнітопровод спеціального виконання.
Він виконаний з трансформаторного стрічкового заліза (світ у рулон) і має форму кільця або тора, хоча звичайний зварювальний апаратзмінного струму зібраний із пластин, схожих на букву «Ш». Характеристики тороїдального виробу вищі у 4,7 разів, а втрати майже мінімальні порівняно із Ш-подібним сердечником.
Але таке трансформаторне стрічкове залізо зараз у дефіциті, тому легше дістати готовий 9-амперний лабораторний автотрансформатор (ЛАТР) або тороїдальний магнітопровідвід згорілого виробу. Його необхідно перемотати - прибрати обмотку вторинну стару або згорілу і намотати нову, товстішим дротом. Використовуючи все це, ви зберете апарат змінного струму 75-155 А приблизно за 1-2 години.
Повернутись до змісту
Перемотування ЛАТР
Для заміни обмоток надходять у такий спосіб:
- Знімають кожух (якщо він є).
- Видаляють арматуру з немагнітного матеріалу (пластмаса, алюміній) разом із механічною частиною.
- Позбавляються старих або згорілих обмоток:
- якщо обмотки не пошкоджені, то вторинну просто змотують на спеціальний човник для використання в інших розробках та конструкціях. Човник розміром 4-5х10-20 см можна вирізати із фанери;
- якщо обмотки згоріли, то провід видаляють будь-яким способом: зрізають, обривають.
- Виробляють електроізоляцію сердечника від майбутньої обмотки, обмотавши залізо лакотанням у два шари або зробивши накладки із спеціального електрокартону.
- Намотують нові обмотки, ізолювавши їх один від одного;
- Виробляють складання.
На апарати, виконані на основі трансформатора ЛАТР, намотують лише дві обмотки.
Якщо трансформатор згорів повністю, то доводиться мотати обидві обмотки.
Первинну виконують 1,2-міліметровим дротом типу ПЕВ-2. Орієнтовна довжина цього шматка - 170 м. Для намотування користуються човником. Провід намотують на нього повністю.
А потім, закріпивши кінець, починають виконувати поступальні рухи рукою всередину тороїда, обмотуючи дротом ізольований сердечник. Намотування проводиться виток до витка. Після намотування первинну обмотку покривають ізоляцією (тою ж лакотканню).
Для більш надійної ізоляції та ефективного охолодження апарату можна застосувати метод повітряного зазору між обмотками. У цьому випадку первинну обмотку можна не ізолювати зверху — вистачить її власного покриття.
Метод такий:
- виготовляються два кільця з товстого (3-5 мм) текстоліту із зовнішнім калібром на 3-5 мм (з кожного боку) більше діаметра сердечника з намотаною «первинкою»;
- c країв знімається фаска (вони округляються) щоб уникнути псування ізоляції;
- кільця закріплюються зверху та знизу сердечника двостороннім скотчем;
- намотується вторинна обмотка.
Вторинну — 45 витків — виконують кількома проводами, скрученими разом, або шиною, які мають бути в склоподібній або ХБ-ізоляції. Перетин розраховується залежно від необхідного зварювального струмута становить 5-7 А на 1 кв.мм. На струм 170 А вам знадобиться шина або скручування перетином 35 мм або більше. Обмотку вторинну (для охолодження) розподіляють по тороїду із зазором, намагаючись розподіляти її рівномірно.
Якщо у вас є робочий автотрансформатор або ви придбали новий, то робота зводиться тільки до перемотування однієї (вторинної) обмотки, оскільки первинна вже намотана проводом необхідного перерізу та довжини.
Він перебирається у такій послідовності:
- спочатку відгвинчують металевий або пластмасовий кожух (якщо він є);
- знімають повзунок з графітовим струмознімачом;
- видаляють арматуру з немагнітного матеріалу (пластмаса, алюміній);
- визначають (продзвонюють тестером) і маркують усі мережеві висновки;
- інші дроти обмотують ізоляцією або надягають на них ПВХ-трубки і укладають на бічній частині ЛАТР перпендикулярно до обмоток;
- далі монтується вторинна обмотка; витки, діаметр і марка дротів з міді аналогічна варіанту, описаному вище (повністю згорілому).
Зварювальні апарати, точніше їх трансформатори, рекомендується монтувати вдвох. Перша людина простягає провід і укладає його, намагаючись не зіпсувати ізоляцію і дотримати дистанцію між витками. Другий дотримується кінця проводу, не дозволяючи йому скручуватися.
Якщо ізоляція порушиться і кінці хоча б одного витка доторкнуться, станеться міжвиткове замикання, трансформатор перегріється та апарат вийде з ладу.
Зварювальні апарати з таким трансформатором працюють на струмах 55-180 А.
Повернутись до змісту
Електромонтажна схема
Будь-яка конструкція, що працює від мережі, має свою схему. Має її та вищеописаний зварювальний апарат.
Перемотаний трансформатор закривають його старим кожухом (якщо він підходить), готують новий або обходяться без огородження. Це не таке небезпечно. Адже апарат має потенціал на виході не більше 50 В. Та й трансформатор охолоджувати без кожуха набагато легше.
Висновки обмоток трансформатора на ваш апарат приєднуються так:
- Первинна (I) - приєднується до 220 В 2-4-міліметровим мідним гнучким проводом (ВРП або ШРПС). Обов'язковий автомат (Q1) — автоматичний вимикач на кшталт тих, що стоять у будинках.
- До вторинної (багатоамперної) прикріплюють ретельно ізольовані, але до того ж гнучкі дроти ПРГ відповідного перерізу.
Один кінець кріпиться до оброблюваної деталі та заземляється (для електробезпеки). На іншому зміцнюється резистор баластний (для регулювання вихідного струму) та саморобний або стандартний електродотримач на апарат.
Повернутись до змісту
Регулятори струму
Регулятор представляє прокручений спіраллю провід 3-міліметрового калібру з констатанової або ніхромового дротудовжиною приблизно 5 м. Це своєрідний баластник, включений у ланцюг електротримача послідовно.
Спіраль зміцнюється окремо на аркуші азбестоцементу. Струм зварювання апарата можна змінювати трьома способами:
- Метод підбору. На регулювальному кінці зміцнюють затискач-крокодил великого розміру. Зміну струму проводять шляхом переміщення затискача по спіралі. Якщо зміцнити спіраль тільки на кінцях (або розпрямити), то регулювання буде плавним.
- Метод перемикання. Беруть перемикач. Його загальний висновок підключають на провід, що регулює. Інші висновки підключають на витки спіралі. Струм регулюють дискретним переміщенням повзунка.
- Метод заміни. Струм змінюють шляхом підбору електродів (товсті та тонкі, довгі та короткі). Регулювання відбувається у невеликих межах. Цей метод майже не застосовується.
Ці апарати змінюють зварювальний струм шляхом регулювання вторинної обмотки. З неї знімається великий струм, тому змінювати струм електронним методом нерентабельно. Потрібно встановлювати потужні деталі, величезні радіатори та відповідне охолодження.
Відмінний зварювальний апарат можна зробити на основі лабораторного автотрансформатора ЛАТР та саморобного тиристорного мінірегулятора з випрямляючим мостом. Вони дають можливість не тільки безпечно підключатися до стандартної мережі напругою 220 В, а й змінювати напругу на електроді, а значить вибирати необхідну величину зварювального струму.
Усередині корпусу розміщується тороїдальний автотрансформатор (АТР), виконаний на магнітопроводі великого перерізу. Саме цей сердечник-магнітопровід знадобиться від ЛАТР для виготовлення нового зварювального трансформатора (СТ).
Нам знадобиться два однакові кільця-магнітопроводи від великих ЛАТРів. ЛАТРи випускалися в СРСР різних видівз максимальним струмом від 2 до 10 А. Зварювальний трансформатор для його виготовлення підійдуть ті, розміри магнітопроводів яких дозволять розмістити необхідна кількістьвитків. Найбільш часто зустрічається серед них, є АТР типу ЛАТР 1М.
Магнітопровід від ЛАТР 1М має такі габарити: зовнішній діаметр 127 мм; внутрішній 70 мм; висота кільця 95 мм; перетин 27 см2 та масу 6 кг. З двох кілець від цього ЛАТРу можна зробити відмінний зварювальний трансформатор.
У багатьох АТР магнітопровід має зовнішній діаметр кільця більше, зате менші висота та діаметр вікна. У цьому випадку його потрібно збільшити до 70 мм. Кільце магнітопроводу зроблено з намотаних один на одного шматків залізної стрічки, звареної по краях.
Щоб підігнати внутрішній діаметр вікна, необхідно зсередини від'єднати кінець стрічки і відмотати потрібна кількість. Не намагайтеся зробити це за один раз.
Зварювальний трансформатор - початок операції виготовлення, по-перше потрібно ізолювати обидва кільця. Звертаючи увагу на кути країв кілець, якщо вони гострі, можуть запросто пошкодити накладену ізоляцію, а потім замкнути провід обмотки. На кути краще приклеїти якусь еластичну стрічку або розрізаний уздовж кембрик. Зверху кільце обмотують невеликим шаром ізоляції. Далі ізольовані кільця скріплюють разом.
Кільця щільно скручують щільною стрічкою, а з боків фіксують кілочками, стягнутими ізолентою. Тепер сердечник для СТ готовий.
Переходимо до наступного пункту виготовлення зварювального трансформатора, а саме укладання первинної обмотки.
Зварювальний трансформатор обмотки - намотують як показано на малюнку три - первинна обмотка посередині, обидві вторинної секції розміщені на бічних плечах. На первинну обмотку потрібно близько 70-80 метрів дроту, який доведеться кожним витком тягнути через обидва вікна магнітопроводу. При цьому можу порекомендувати використовувати пристрій, показаний на малюнку 4. Спочатку провід намотують на ньому і в такому вигляді легко простягають через вікна кілець. Провід обмотки може бути шматковий, метрів по десять, але краще все ж таки використовувати цілий.
У даному випадкуйого намотують частинами, а кінці скріплюють не скручуючи і пропаюють між собою, а потім ізолюють. Діаметр дроту використовуваного первинної обмотки 1,6-2,2 мм. в кількості 180-200 витків.
Приступаємо до намотування СТ. На кінець дроту кріпимо кембрик за допомогою ізоленти на початок першого шару. Поверхня магнитопровода закругленої форми, тому перші шари будуть мати менше витків, ніж кожен наступні для вирівнювання поверхні дивись малюнок 5. Провід необхідно укладати виток до витка, ні в якому разі не захльостувати провід на дроті.
Шари дроту потрібно ізолювати один від одного. Для економії місця обмотку слід укладати якомога компактніше. На магнітопроводі з невеликих кілець міжшарову ізоляцію необхідно застосовувати тонше, наприклад, за допомогою звичайного скотчу. Не поспішайте намотати первинну обмоткуза один раз. Простіше зробити це в 2-3 підходи.
Визначимо кількість витків вторинної обмотки СТ на потрібну напругу. Для початку приєднаємо вже намотану первинну обмотку до змінної напруги на 220 вольт. Струм холостого ходуцього варіанта СТ низький - всього 70-150 мА, гул СТ має бути тихим. Намотайте на одне з бічних плеч 10 витків дроту та поміряйте вольтметром вихідну напругу на ньому. На кожне з бічних плечей надходить лише половина магнітного потоку, що генерується на центральному плечі, тому тут на кожен виток вторинної обмотки доведеться 0,6-0,7 В. Виходячи з отриманого результату, розраховуємо необхідну кількість витків у вторинній обмотки, орієнтуючись на рівень напруги в 50 вольт, зазвичай це близько 75 витків. Найпростіше намотати багатожильним проводом 10 мм2 у синтетичній ізоляції. Можна зібрати вторинну обмотку і з кількох жил мідного дроту. Половину витків слід намотувати одне плече, половину інше.
Намотавши обмотки на обидва плечі СТ, потрібно перевірити напругу на кожному з них, допускається різниця в 2-3 вольти, але не більше. Потім обмотки на плечах послідовно з'єднують, але так, щоб вони не були в протифазі, інакше на виході буде близько нуля.
При стандартному сетовому напрузі зварювальний трансформатор на магнітопроводі з ЛАТР може видавати струм у дуговому режимі до 100-130 А, при КЗ струм вторинного ланцюгадосягає 180 А.
Дуга запалюється дуже легко при напрузі ХХ близько 50 В або вище, хоча дугу можна без особливих проблем запалювати і при більш низьких напругах. На кільцях від ЛАТРів можна зібрати СТ за тороїдальної схемою.
Для цього знадобляться також два кільця, краще від великих ЛАТРів. Кільця з'єднують та ізолюють: виходить одне велике кільце-магнітопровід. Первинна обмотка містить стільки ж витків як і описано вище, але її намотують вже по всьому кільцю і зазвичай у два шари. Ізолювати шари потрібно якомога тоншими матеріалами. Не можна використовувати і товсті обмотувальні дроти.
Плюсом тороїдальної схеми СТ є високий ККД. На кожен виток вторинної обмотки припадає 1 В напруги, тому вторинна обмотка міститиме менше витків, а вихідна потужність вище, ніж у попередній нагоді.
До очевидних мінусів можна віднести проблему з намотуванням, обмежений обсяг вікна та неможливість використання дроту великого діаметру.
Використовувати для вторинки жорсткі дроти проблемно. Краще застосувати м'які багатожильні
Характеристика горіння дуги у тороїдального СТ значно вище, ніж у попереднього варіанта.
Схема зварювального апарату на основі СТ на магнітопроводі від Латрів |
Режими роботи виставляють потенціометрам. Спільно з ємностями C2 і C3 він утворює класичні фазозсувні ланцюжки, кожен з яких спрацює у свій напівперіод і відкриє свій тиристор на заданий проміжок часу. В результаті на первинній обмотці СТ виявляться регульовані 20 - 215 В. Трансформуючись у вторинній обмотці, в потрібну напругу легко запалюють дугу для зварювання на змінному або випрямленому струмі.
Для виготовлення трансформатора зварювального можна використовувати статор від асинхронного двигуна. Розмір осердя визначається в даному випадку площею поперечного перерізустатора, яка має бути не менше 20 см 2 .
У вітчизняних кольорових телевізорах застосовувалися великі, важкі мережеві трансформатори, наприклад, ТС-270, ТС-310, СТ-270. Вони мають U-подібні магнітопроводи, їх легко розібрати, відгвинтивши всього-то дві гайки на стягуючих шпильках, і магнітопровід розпадається на дві половинки. У більш старих трансформаторів ТС-270, ТС-310 перетин магнітопроводу має розміри 2х5 см, S = 10 см2, а у нових - ТС-270, переріз магнітопропода S = 11,25 см2 при розмірах 2,5 х4, 5 см. При цьому ширина вікна у старих трансформаторів на кілька міліметрів більша. Більш старі трансформатори намотані мідним дротом, з їх первинних обмоток може стати в нагоді провід.
Зварювальний трансформатор інші можливі типи та варіанти конструкції |
СТ, крім спеціального виготовлення, можна отримати, переобладнавши готові трансформатори різного призначення. Потужні трансформатори відповідного типу застосовують для створення мереж з напругою 36, 40 В, зазвичай у місцях з підвищеною пожежонебезпечністю, вологістю та для інших потреб. Для цих цілей використовують різні типитрансформаторів: різних потужностей, що включаються до 220, 380 В за однією або трифазною схемою.
Режими роботи задають за допомогою потенціометра. Спільне конденсаторами C2 і C3 він утворює фазозсувні ланцюжки, кожен з яких, спрацьовуючи під час свого напівперіоду, відкриває відповідний тиристор на деякий проміжок часу. В результаті на первинній обмотці зварювального Т1 виявляються регульовані 20-215 В. Трансформуючись у вторинній обмотці, необхідні Us дозволяють легко запалити дугу для зварювання на змінному (клеми Х2, Х3) або випрямленому (Х4, Х5) струмі.
Рис.1. Саморобний зварювальний апарат на основі Латра.
Зварювальний трансформатор на базі широко поширеного ЛАТР2 (а), його підключення до принципової електричної схеми саморобного регульованого апарату для зварювання на змінному або постійному струмі (б) та епюра напрузі, що пояснює роботу транзисторного регулятора режиму горіння злектродуги.
Резистори R2 та R3 шунтують ланцюги управління тиристорів VS1 та VS2. Конденсатори C1, C2 знижують до допустимого рівнярадіоперешкод, що супроводжують дуговий розряд. У ролі світлового індикатора HL1, що сигналізує про включення апарата в побутову електромережу, використовується неонова лампочка з резистором струмообмежувального R1.
Для приєднання «зварювальника» до квартирної електропроводки застосовна звичайна штепсельна вилкаХ1. Але краще використовувати більш потужний електророз'єм, який зазвичай називають «євровилка-євророзетка». А як вимикач SB1 підійде «пакетник» ВП25, розрахований на струм 25 А і дозволяє розмикати обидва дроти відразу.
Як показує практика, встановлювати на зварювальному апараті будь-які запобіжники (протиперевантажувальні автомати) не має сенсу. Тут доводиться мати справу з такими струмами, у разі перевищення яких обов'язково спрацює захист на введенні мережі у квартиру.
Для виготовлення вторинної обмотки з базового ЛАТР2 знімають кожух-огорожу, струмознімальний повзунок і арматуру кріплення. Потім на наявну обмотку 250 (відводи 127 і 220 залишаються незатребуваними) накладають надійну ізоляцію (наприклад, з лакоткані), поверх якої розміщують вторинну (знижуючу) обмотку. А це 70 витків ізольованої мідної або алюмінієвої шини, що має в діаметрі 25 мм2. Прийнятно виконання вторинної обмотки з кількох паралельних дротів із таким самим загальним перетином.
Намотування зручніше здійснювати удвох. Коли один, намагаючись не пошкодити ізоляцію сусідніх витків, обережно простягає і укладає провід, інший утримує вільний кінець майбутньої обмотки, оберігаючи її від скручування.
Модернізований ЛАТР2 поміщають у захисний металевий кожух з вентиляційними отворами, на якому мають монтажну плату з 10-мм гетинаксу або склотекстоліту з пакетним вимикачем SB1, тиристорним регулятором напруги (з резистором R6), світлоіндикатором HL1 включення апарату в мережу і вихідними клемами для зварювання на змінному (Х2, Х4) або постійно Х5) струм.
За відсутності базового ЛАТР2 його можна замінити саморобним зварювальником з магнітопроводом з трансформаторної сталі (перетин сердечника 45-50 см2). Його первинна обмотка повинна містити 250 витків дроту ПЕВ2 діаметром 1,5 мм. Вторинна нічим не відрізняється від тієї, що використовується в модернізованому ЛАТР2.
На виході низьковольтної обмотки встановлюють блок випрямлячів з силовими діодами VD3-VD10 для зварювання постійному струмі. Крім зазначених вентилів цілком прийнятні і потужніші аналоги, наприклад, Д122-32-1 (випрямлений струм - до 32 А).
Силові діоди та тиристори встановлюють на радіаторах-тепловідводах, площа кожного з яких не менше 25 см2. Зовні з кожуха виводять вісь регулювального резистора R6. Під рукояткою розміщують шкалу з поділками, що відповідають конкретним величинам постійної та змінної напруги. А поруч - таблицю залежності зварювального струму від напруги на вторинній обмотці трансформатора та від діаметра зварювального електрода (0,8-1,5 мм).
Зрозуміло, прийнятними є і саморобні електроди, виготовлені з вуглецевої сталевої «катанки» діаметром 0,5-1,2 мм. Заготовки завдовжки 250-350 мм покривають. рідким склом- сумішшю силікатного клею та подрібненої крейди, залишивши незахищеними 40-мм кінці, необхідні для підключення до зварювального апарату. Обмазку ретельно висушують, інакше при зварюванні вона почне "пострілювати".
Хоча для зварювання можна використовувати як змінний (клеми Х2, Х3), так і постійний (Х4, Х5) струм, другий варіант, за відгуками зварювальників, краще першого. Причому полярність відіграє важливу роль. Зокрема, при подачі "плюсу" на "масу" (зварюваний предмет) і, відповідно, підключення електрода до клеми зі знаком "мінус" має місце так звана пряма полярність. Для неї характерне виділення більшої кількості тепла, ніж при зворотній полярності, коли електрод приєднаний до позитивного виведення випрямляча, а маса - до негативного. Зворотна полярність застосовується, якщо потрібно зменшити виділення тепла, наприклад при зварюванні тонких листів металу. Майже вся енергія, що виділяється злектродугою, йде на утворення зварного шва, а тому глибина провару на 40-50 відсотків більше, ніж при струмі тієї ж величини, але прямої полярності.
І ще кілька дуже суттєвих особливостей. Збільшення струму дуги при постійній швидкості зварювання призводить до зростання глибини провару. Причому якщо робота ведеться на змінному струмі, то останній із названих параметрів стає на 15-20 відсотків менше, ніж при використанні постійного струму зворотної полярності. Напруга ж зварювання мало впливає на глибину провару. Зате від Uсв залежить ширина шва: зі зростанням напруги вона збільшується.
Звідси важливий висновок для тих, хто займається, скажімо, зварювальними роботами при ремонті кузова. легкового автомобіляз тонколистової сталі: найкращі результатидасть зварювання постійним струмомзворотної полярності при мінімальному (але достатньому для стійкого горіння дуги) напрузі.
Дугу необхідно підтримувати мінімально короткою, електрод тоді витрачається рівномірно, а глибина проплавлення металу, що зварюється - максимальна. Сам шов виходить чистим і міцним, практично позбавленим шлакових включень. А від рідкісних бризок розплаву, що важко видаляються після остигання виробу, можна захиститися, натерши крейдою навколошовну поверхню (краплі будуть скочуватися, не чіпляючись до металу).
Порушення дуги роблять (попередньо подавши на електрод і "масу" відповідне -Uсв) двома способами. Суть першого в легкому дотику електрода до деталей, що зварюються, з подальшим відведенням його на 2-4 мм у бік. Другий спосіб нагадує цвіркання сірником по коробку: ковзнувши електродом по поверхні, що зварюється, його відразу відводять на невелику відстань. У будь-якому випадку потрібно вловити момент виникнення дуги і вже потім, плавно переміщуючи електрод над швом, що утворюється тут же, підтримувати її спокійне горіння.
Залежно від типу і товщини металу, що зварюється, вибирають той або інший електрод. За наявності, наприклад, стандартного сортаменту для листа Ст3 товщиною 1 мм підійдуть електроди діаметром 0,8-1 мм (на це в основному і розрахована конструкція, що розглядається). Для зварювальних робітна 2-мм сталевому прокаті бажано мати і «зварювальник» потужніший, і товстіший електрод (2-3 мм).
Для зварювання ювелірних виробів із золота, срібла, мельхіору краще використовувати тугоплавкий електрод (наприклад, вольфрамовий). Можна зварювати і менш стійкі до окиснення метали, використовуючи захист вуглекислим газом.
У будь-якому випадку роботу можна виконувати як вертикально розташованим електродом, так і нахиленим уперед або назад. Але досвідчені фахівці стверджують: при зварюванні кутом вперед (мається на увазі гострий кут між електродом і готовим швом) забезпечуються більш повний провар і менша ширина самого шва. Зварювання ж кутом тому рекомендується лише для з'єднання внахлестку, особливо коли доводиться мати справу з профільним прокатом (куточком, двотавром та швелером).
Важлива річ – зварювальний кабель. Для апарату, що розглядається, як не можна краще підійдемідний багатожильний (загальний переріз близько 20 мм2) у гумовій ізоляції. Потрібна кількість - два півтораметрові відрізки, кожен з яких слід обладнати ретельно обтисненим і пропаяним клемним наконечником для підключення до «зварювальника». Для безпосереднього з'єднання з «масою» використовують потужний затискач типу «крокодил», а з електродом - тримач, що нагадує тризубу вилку. Можна скористатися і автомобільним прикурювачем.
Необхідно подбати також про особистої безпеки. При електродуговому зварюванні постаратися уберегтися від іскор, а тим більше - від бризок розплавленого металу. Рекомендується надягати брезентовий одяг вільного крою, захисні рукавиці та використовувати маску, що оберігає очі від жорсткого випромінювання електричної дуги (сонцезахисні окуляри тут непридатні).
Зрозуміло, не можна забувати і про «Правила техніки безпеки під час виконання робіт на електрообладнанні в мережах з напругою до 1 кВ». Електрика безтурботності не прощає!
Контактне зварювання, крім технологічних переваг застосування, володіє ще одним важливою перевагою- Нескладне обладнання для неї можна виготовити самостійно, а його експлуатація не вимагатиме специфічних навичок та початкового досвіду.
1 Принципи конструювання та складання контактного зварювання
Контактне зварювання, своїми руками зібране, може бути використане для вирішення досить широкого спектру завдань несерійного та непромислового характеру з ремонту та виготовлення виробів, механізмів, обладнання різних металівяк у домашніх умовах, так і у невеликих майстернях.
Контактне зварювання забезпечує створення зварного з'єднання деталей за рахунок нагрівання області їхнього дотику через них електричним струмомпри одночасному застосуванні стискаючого зусилля до зони з'єднання. Залежно від матеріалу (його теплопровідності) та геометричних розмірівдеталей, а також потужності устаткування, що використовується для їх зварювання, процес контактного зварювання повинен протікати при наступних параметрах:
- низька напруга в силовому зварювальному ланцюзі – 1–10 В;
- за короткий час – від 0,01 секунди до кількох;
- великий струм зварювального імпульсу – найчастіше від 1000 А чи вище;
- невелика зона розплавлення;
- стискаюче зусилля, що додається до місця зварювання, має бути значним - десятки-сотні кілограм.
Дотримання всіх цих характеристик безпосередньо впливає якість одержуваного зварного з'єднання. Самостійно можна виготовити лише пристрої для відео, як на відео. Найпростіше зібрати апарат змінного зварювального струму з нерегульованою силою. У ньому управління процесом з'єднання деталей здійснюється за рахунок зміни тривалості електричного імпульсу, що подається. Для цього використовують реле часу або справляються із цим завданням вручну "на око" за допомогою вимикача.
Саморобне точкове контактне зварювання не дуже складне у виготовленні, а для виконання його основного вузла – зварювального трансформатора – можна підібрати трансформатори від старих мікрохвильових печей, телевізорів, ЛАТРів, інверторів тощо. Обмотки відповідного трансформатора треба буде перемотати відповідно до необхідної напруги та зварювального струму на його виході.
Схему управління підбирають готову або розробляють, а решта комплектуючих і, зокрема, для контактно-зварювального механізму беруть, виходячи з потужності і параметрів зварювального трансформатора. Контактно-зварювальний механізм виготовляють відповідно до характеру майбутніх зварювальних робіт за якоюсь із відомих схем. Зазвичай роблять зварювальні кліщі.
Усе електричні з'єднанняповинні бути виконані якісно та мати гарний контакт. А з'єднання з використанням проводів - з провідників з перетином, що відповідає струму, що протікає по них (як показано на відео). Особливо це стосується силової частини між трансформатором і електродами кліщів.При поганих контактах ланцюга останніх місцях з'єднань будуть великі втрати енергії, можливо виникнення іскріння, а зварювання може стати неможливим.
2 Схема пристрою для зварювання металу завтовшки до 1 мм
Для з'єднання деталей контактним способом можна зібрати за наведеними нижче схемами. Пропонований апарат розрахований на зварювання металів:
- листових, товщина яких до 1 мм;
- дроту та прутків, діаметр яких до 4 мм.
Основні технічні характеристики пристрою:
- напруга мережі живлення – змінна 50 Гц, 220 В;
- вихідна напруга (на електродах контактно-зварювального механізму – на кліщах) – змінна 4–7 В (холостого ходу);
- зварювальний струм (максимальний імпульсний) – до 1500 А;
На Рис.1 наведено принципову електрична схемавсього пристрою. Запропонована контактна зварювання складається з силової частини, ланцюга управління та автоматичного вимикачаАВ1, який служить для включення живлення пристрою та захисту у разі виникнення аварійних ситуацій. Перший вузол включає зварювальний трансформатор Т2 і безконтактний тиристорний однофазний пускач типу МТТ4К, який здійснює підключення первинної обмотки Т2 до мережі живлення.
На Рис.2 представлена схема обмоток зварювального трансформатора із зазначенням кількості витків. Первинна обмотка має 6 висновків, перемиканням яких можна здійснювати ступінчасте грубе регулювання вихідного зварювального струму вторинної обмотки. У цьому постійно приєднаним до мережного ланцюга залишається висновок №1, інші 5 служать регулювання, й у роботи підключають до живлення лише з них.
Схема пускача МТТ4К, що випускається серійно, Рис.3. Цей модуль являє собою тиристорний ключ, який при замиканні контактів 5 і 4 комутує навантаження через контакти 1 і 3, підключені в розрив ланцюга первинної обмотки Тр2. МТТ4К розрахований на навантаження з максимальною напругоюдо 800 В та струмом до 80 А. Виробляють такі модулі у м. Запоріжжі на ТОВ "Елемент-Перетворювач".
Схема управління складається з:
- блок живлення;
- безпосередньо кола управління;
- реле K1.
У блоці живлення може бути використаний будь-який трансформатор потужністю не більше 20 Вт, призначений для роботи від мережі 220 В і видає на вторинній обмотці напругу 20-25 В. Як випрямляч пропонується встановити діодний міст типу КЦ402, але може бути застосований будь-який інший з аналогічними параметрами чи зібраний із окремих діодів.
Реле K1 служить для замикання контактів 4 та 5 ключа МТТ4К. Це відбувається при подачі напруги від кола управління на обмотку його котушки. Так як комутований струм, що протікає через замкнуті контакти 4 і 5 тиристорного ключа, не перевищує 100 мА, то як K1 підійде практично будь-яке слаботочне електромагнітне реле з напругою спрацьовування в межах 15-20 В, наприклад, РЕМ55, РЕМ43, РЕМ32 і подібні.
3 Ланцюг управління - з чого складається і як працює?
Ланцюг управління виконує функції реле часу. Включаючи K1 на заданий проміжок часу, вона задає тривалість впливу електричного імпульсу на деталі, що зварюються. Складається ланцюг управління з конденсаторів С1-С6, які повинні бути електролітичними з напругою зарядки 50 або вище, перемикачів типу П2К, що мають незалежну фіксацію, кнопки КН1 і двох резисторів - R1 і R2.
Ємність конденсаторів може бути: 47 мкФ для C1 та C2, 100 мкФ – C3 та C4, 470 мкФ – C5 та C6. КН1 має бути з одним нормально-замкненим, а іншим нормально-розімкнутим контактами. При включенні АВ1 починають заряджатися конденсатори, підключені за допомогою П2К до ланцюга управління та блоку живлення (на Рис.1 – це тільки C1), R1 обмежує початковий зарядний струм, що дозволяє значно збільшити термін експлуатації ємностей. Зарядка відбувається через скоммутированную на той момент нормально замкнуту контактну групу кнопки КН1.
При натисканні на КН1 нормально-замкнута контактна група розмикається, відключаючи ланцюг керування від блока живлення, а нормально-розімкнута – замикається, приєднуючи заряджені ємності до реле K1. Конденсатори при цьому розряджаються і струм розрядки призводить до спрацьовування K1.
Розімкнена нормально-замкнена контактна група КН1 перешкоджає запитуванню реле безпосередньо від блока живлення. Чим більше сумарна ємність конденсаторів, що розряджаються, тим довше вони розряджаються, і, відповідно, K1 довше замикає контакти 4 і 5 ключа МТТ4К, і триваліше зварювальний імпульс. Коли конденсатори повністю розрядяться, K1 відключиться, і контактне зварювання припинить свою роботу. Щоб підготувати її до наступного імпульсу, КН1 треба відпустити. Розрядка конденсаторів відбувається через резистор R2, який повинен бути змінним і служить для точного регулювання тривалості зварювального імпульсу.
4 Силова частина – трансформатор
Запропонована контактна зварювання може бути зібрана, як показано по відео, на основі зварювального трансформатора, виготовленого з використанням магнітопроводу від трансформатора на 2,5 А. Такі зустрічаються в ЛАТРах, лабораторних приладівта ряд інших пристроїв. Стару обмотку потрібно видалити. На торцях магнітопроводу треба встановити кільця, виготовлені з тонкого електрокартону.
Їх підгинають по внутрішній та зовнішній кромці. Потім магнітопровід треба обмотати поверх кілець 3-ма або великою кількістюшарів лакотканини. Для виконання обмоток використовують дроти:
- Для первинної 1,5 мм у діаметрі, краще в тканинній ізоляції – це сприятиме гарному просочуванню обмотки лаком;
- Для вторинної діаметром 20 мм багатожильний кремнійорганічної ізоляції з площею перерізу не менше 300 мм 2 .
Кількість витків вказано на Рис.2. Від первинної обмотки робляться проміжні висновки. Після намотування її просочують лаком ЕП370, КС521 або подібним. Поверх первинної котушки намотують бавовняну стрічку (1 шар), яку теж просочують лаком. Потім укладають вторинну обмотку і знову просочення лаком.
5 Як зробити кліщі?
Контактне зварювання може бути оснащене кліщами, які монтують безпосередньо в сам корпус пристрою, як на відео або виносними у вигляді ножиць. Перші, з точки зору виконання якісної, надійної ізоляції між їх вузлами та забезпечення гарного контактув ланцюзі від трансформатора до електродів, виготовити та приєднати набагато простіше, ніж виносні.
Однак притискне зусилля, що розвивається такою конструкцією, якщо не наростити довжину рухомого важеля кліщів після електрода, буде дорівнювати зусилля, що створюється безпосередньо зварником. Виносними кліщами зручніше користуватись – можна працювати на деякому віддаленні від апарата. А зусилля, яке вони розвиватимуть, залежатиме від довжини ручок. Однак треба буде в місці їхнього рухливого болтового з'єднаннязробити досить хорошу ізоляцію з текстолітових втулок та шайб.
Виготовляючи кліщі, потрібно заздалегідь передбачити необхідний виліт їх електродів - відстань від корпусу апарата або рухомого місця з'єднання ручок до електродів. Від цього параметра залежатиме максимально можлива відстань від кромки листової деталі до місця зварювання.
Електроди кліщів роблять із прутків міді або берилієвої бронзи. Можна використовувати жала потужних паяльників. У будь-якому випадку діаметр електродів повинен бути не менше, ніж у струмів, що підводять до них струм. Щоб отримувати зварювальні ядра потрібної якості, У контактних майданчиків (кінчиків електродів) розмір повинен бути якнайменше.
