ЗВАРЮВАЛЬНІ - НА ВИБІР
Моделіст-конструктор 1994 №3
Силами свого конструкторського гуртка у школі ми ще сім років тому виготовили та випробували кілька зварювальних трансформаторів (СТ). Працюють вони так, що жодних нарікань ніхто не викликає. А тому хочеться запропонувати варіанти їхнього розрахунку та виготовлення всім, для кого зварювальний трансформатор не забаганка, а життєва необхідність. Тим більше, що дістати готовий СТ найчастіше - проблема з проблем. Та й габарити у них значні (як, втім, вартість).
Найпростіший зварювальний апарат із використанням стрижневого магнітопроводу.
Як відомо, електрозварювання проводиться при напрузі 40-60В і струмом від 50 А до 300 А - в залежності від застосовуваних електродів і товщини металів, що зварюються. Виходячи з цього можна визначити і потужність Р (у ВАТ) трансформатора: P = IU, де I - сила струму в амперах, a U - напруга у вольтах. Залежно від потужності Р підбирається і площа перерізу S (см 2 ) магнітопроводу. Робиться це за формулою:
А вже за величиною S визначається число витків w на 1В напруги:
Знаючи необхідні напруги U1 і U2, легко розрахувати число витків первинної w1 і вторинному обмоток w2:
Після цього визначається переріз проводів обмоток. При цьому необхідно враховувати, що щільність струму в обмотці зварювального трансформатора, виконаної з міді при нормальному охолодженні повинна бути не більше 5 А/мм 2 .
Варіанти намотування зварювального трансформатора на "пакеті заліза" згорілого статора електродвигуна:
а) класичне розташування обмоток. б) часткове перекриття обмоток. в) вторинна обмотка розташовується повністю поверх первинної. Товщина набору завжди 100 мм.
На підставі цих розрахунків та експериментальних даних ми дійшли наступнихвисновків. Для того, щоб трансформатор розвивав необхідну потужність, перетин його магнітопроводу доцільно вибрати 50 см 2 (подальше збільшення S загрожує зростанням габаритів та маси). При цьому первинна обмотка має містити 260 витків мідного дроту або шини перерізом 7-10 мм. У такій обмотці робляться відводи від 140, 160, 180, 200, 220, 240 витків. Підключаючи до них мережу, можна проводити регулювання струму в широких межах (від 50 до 250 А).
Вторинна обмотка повинна містити 40-50 витків мідної шини перетином не менше 25 мм. Але якщо передбачається «жорстка» експлуатація (з великими струмами), перетин тут необхідно збільшити на 5-10 мм 2 . Причому підвищення ККД трансформатора краще перші 10-15 витків тут намотати поверх первинної обмотки, інші - на другу половину сердечника. Для більш широких можливостей регулювання струму можна у вторинній обмотці зробити відведення приблизно від 30 витка.
Оригінальний та компактний зварювальний трансформатор з високим ККД виходить, якщо як магнітопровод використовується пакет заліза (набір) від . статора згорілого електродвигуна. Для цього у електродвигуна, що вийшов з ладу, з відповідними розмірами розбивають корпус, знімають обмотку. Залишають лише пакет заліза, добре згладивши гострі кути. Обмотавши залізо кіперною стрічкою, намотують обмотки, виходячи з тих же розрахунків та даних числа витків, які були наведені нами вище. Тобто первинна обмотка має містити 260 витків. Причому відводи у неї роблять, починаючи зі 140-го витка, через кожні 20 витків. У вторинної обмотки 40-50 витків.
Можуть бути три варіанти намотування такого трансформатора. Первинна обмотка виконується за допомогою човника, а вторинна – з урахуванням жорсткості шини. У разі коли обмотка II розподілена по магнітопроводуПоступово, ККД максимальний, а струм можна довести до 350 А.
При підготовці тороїдального сердечника найкраще, якщо є можливість, розточити пази, де лежали обмотки двигуна, на токарному верстаті. І ще низка порад.
При виготовленні апарата необхідно ретельно ізолювати обмотки один від одного і між шарами кіперною стрічкою з подальшим просоченням всього цього бітумним лаком. У первинному ланцюзі слід врахувати запобіжник і перемикач числа витків. Найпростіший варіант останнього зображений на ілюстрації.
Необхідно пам'ятати, що в первинному ланцюзі струм коливається від 8 А (на режимі 260 витків) до 25 А (на режимі 140 витків). Тому підключення апарата до мережі повинно проводитися дротом перерізом не менше 7-10 мм 2 . Кабель вторинної мережі приєднують через перехідну колодку за допомогою віконців (див. мал.), які легко виготовити з мідної трубки. А із сталевої трубки виконується саморобниками електротримач.
Зварювальникові-початківцю зазвичай нелегко буває освоїти роботу зі зварювальним апаратом: не та виходить дуга. Зневірятися, однак, не варто. Першим і найпростішим способом збудження дуги є ковзний дотик електрода до металу, що зварюється. Нагадує цей процес запалювання сірника. Збудивши дугу, електрод плавно відводиться від металу на відстань 2-5 мм. І провадиться зварювання.
Виготовлення перемикача (а) та перехідної колодки (б):
1 – пластина-основа (8-мм текстоліт), 2 – контактні болти (М6 та М8 відповідно) з гайками (мідь), 3 – контактна пластина (відрізок 6-мм мідного листа), 4 – ручка перемикача (текстоліт). Розміри – відповідно до габаритів самого трансформатора.
1 - контактна ламель (розплющена та просвердлена частина мідної трубки, 2 - запресована жилакабелю, 3 - ізоляційне обплетення кабелю.
1 - вилка-контакт (з розплющеного кінця сталевої трубки), 2 - гільза із запресованою в неї жилою кабелю, 3 - ізоляційна оплетка кабелю.
По собі знаємо: важко утримати електрод на мінімальній відстані. Але цього слід домагатися, тому що при високому положенні електрода, коли дугу простіше утримати, якість зварювального шва значно гірша. Та й сама навколошовна зона забризкує розплавленим металом і шлаком.
Другий спосіб збудження зварювальної дуги складніший. Електрод тут майже вертикально підносять до місця зварювання та після легкого дотику відразу ж відводять нагору.
Для отримання рівного зварювального шва необхідно поєднувати одночасно три рухи електрода. Перше - безперервне та рівномірне переміщення його вниз у міру згоряння. Суть другого - у пересуванні електрода по-
правлінню зварювання. Причому електрод повинен бути нахилений у бік руху на кут 15-30° до осі перпендикулярної площині зварювання. Нормальної швидкістю пересування електрода вважають таку, коли він утворюється валик шва. Ширина останнього приблизно 1,5 діаметра електрода.
Третє - коливальний рух електрода упоперек шва («зигзагом» або «спіраллю»). Дозволяє отримувати ширший валик та домагатися кращого розплавлення кромок. Причому ширина валика часом тут сягає двох-трьох діаметрів електрода.
Докладніше вивчити технологію зварювання можна за спеціальною літературою. Читайте, осягайте, тренуйтеся – і зварювальна дуга буде вам слухняна.
Насамкінець не зайве, здається, нагадати про необхідність дотримання техніки безпеки. Перед включенням зварювального апарату його треба оглянути і очистити від пилу і бруду. Не забувати також, що включення до мережібез заземлення неприпустимо. А всі зміни режиму роботи виконувати на неодруженому ходу або взагалі при відключеному апараті. У жодному разі не проводити електрозварювання в сирих, не вентильованих приміщеннях, при атмосферних осадках.
Звичайно, не можна допускати пошкодження апарата. Усі несправності у ньому треба негайно усувати. Пам'ятайте також, що якщо здійснюється зварювання транспортного засобу, то його необхідно заземлити.
Працювати потрібно у спецодязі, на місці, обладнаному вентиляцією, який включають за 5-10 хвилин до початку роботи. Слідкувати, щоб зварювальний кабель не був надто довгим. А його перетин має відповідати силі струму. Світлофільтри треба також підбирати за силою струму. Причому якщо остання становить 15-30 А, користуються світлофільтрами типу С3. С4 застосовують при 30-60 А. При струмі дуги 60-150 А незамінними виявляються світлофільтри С5. А С6 та С7 використовують відповідно при 150-275 А та 275-350 А.
Зрештою, ще одне правило. Категорично забороняється зварювання судин, що під тиском.
Рекомендуємо для обмазування електродів застосовувати пасту з наступною рецептурою: рідке скло – 1 л, крейда – 0,5 кг, зола деревна – 1 кг. Товщина обмазки має становити 0,15-0,25 мм. Сушать її 12-20 годин.
В. МІШІЄВ, Н. ІВАНОВ, м. Єсентуки
Тим, хто у виготовленні звичайних «стрижневих» зварювальних трансформаторів не новачок, рекомендую переходити до іншого, складнішого (зате цікавого і перспективного) типу з використанням стрічкового магнітопроводу. Адже переваги останнього є очевидними.
Стрічковий тороїдальний сердечник.
Принципова електрична схема випрямляча для зварювання незмінним струмом.
По-перше, це абсолютна безшумність у роботі (відсутня яка-або гудіння). По-друге, очевидна економічність, високий ККД. Оскільки сила, що намагнічує, у стрічкових магнітопроводах в 4-5 разів більша, ніж у звичайних (набірних), то за рахунок зменшення поперечного перерізу ((D-d)*b/2) магнітопроводу вдається значно знизити масу самого трансформатора. Наприклад, мій 25-кілограмовий СТ дозволяє вільно варити сталь «п'ятіркою».
Матеріал для стрічкових магнітопроводів я брав із вибракованих трансформаторів струму (ТТ=35 кВ). Вони встановлюються на МБ = 35 кВ. Намотувальні дані для СТ у такому разі будуть:
первинна обмотка - мідний дріт перетином S=6 мм 2 , 140 витків; вторинна - мідний багатожильний шнур у ПХВ-ізоляції, S=35 мм 2 - до заповнення вікна.
Зварювання із цим трансформатором рекомендую вести на постійному струмі. Але потрібний хоча б найпростіший «мостовий» випрямляч на ВД-200. Причому "плюсовий" висновок тут бажано під'єднувати до власника електрода через дросель (див. рисунок). Намотується останній на магнітопроводі від магнітного пускача II - III величини мідною шиною S = 35 мм 2 до заповнення вікна (10-15 витків). Це дозволить легше запалювати та підтримувати дугу.
С. БАБИЧОВ, м. Балаклія
ЛІТЕРАТУРА: 1. Жеребцов І. П.- Електротехніка для радистів.- М.: ДТСААФ, 1964. 2. Нікулін Н. В. - Довідник молодого електрика з електротехнічних матеріалів і виробів. - М.: Вища школа, 1982. 3. Тихомиров П. М.- Розрахунок трансформаторів.- М.: Вища школа, 1986. 4. Око А. І. - Довідник молодого електротехніка. -. М.: Вища школа, 1967.