Вчора поговоримо про зварювальні апарати. Хтось вже практикується і займається зварюванням щосили, а хтось ще тільки збирає гроші, щоб її придбати. Хоча є ще один варіант - зібрати зварювання своїми руками.
Що потрібно для елементарного сварочніка: як мінімум трансформатор. Завдання полягає в тому, щоб подати напругу на первинну обмотку і отримати на вторинній багаторазово збільшений струм і меншу напругу.
Розглянемо схему простого зварювального апарату постійного струму. Рис.1. 
рис.1
Схема має свої переваги і недоліки, але вона дуже проста в відміну від схеми сучасного інвертора Щоб зібрати останній необхідні серйозні знання і обладнання, а щоб зібрати сварочник за наведеним малюнку - досить просто бажання і можливість купити елементи.
На рис.1 показані
• сердечник, на який мотається первинна і вторинна обмотки;
• діодний міст з чотирьох діодів;
• дросель;
• конденсатор (на любителя) підключений паралельно з дугою. Так робити не слід, тому що конденсатор накопичує енергію і в процесі запалювання дуги, вона буде «клацати». Якщо в схему ввести резистор на 10 W опором 1-2 Ом, це дозволить зменшити струм зарядки / розрядки. В результаті і конденсатор залишиться цілий і електрод залипати не буде.
Які бувають трансформатори для зварювальних апаратів:
- Можна взяти тор. Такий ось «бублик» як показано на фото. ККД у нього 100%, габарити невеликі, на перший погляд одні плюси, але не все так просто. Тороид мотати складніше, ніж Ш-подібний трансформатор, який має всього одну котушку, на яку мотаються все обмотки. Або двухкатушечний трансформатор, який правда має ККД поменше.
Отже, припустимо, Ви зібрали трансформатор і отримали 50В на його виході (див рис.1), під'єднали діодний міст, дросель, конденсатор і т.д. за схемою. «Черкає» електродом, запалюємо дугу - і отримуємо струм 150 ... 200А. І добре, скажете Ви, але не так все просто! Бере-то наш трансформатор з розетки занадто багато ... Наприклад, при струмі 100А на вторинній обмотці ми будемо тягнути 5кВт (≈25А) з домашньої розетки. Якщо вранці і навіть
вдень такий варіант може і пройти, то ввечері будуть сюрпризи, тому що до вечора напруга починає просаджувати, відповідно, світло починає «моргати» - і чекайте незадоволених сусідів до себе в гості.
50В на виході ми отримали змінного струму, щоб його випрямити, підключається діодний міст, який зрізає негативну криву струму і перекидає його в позитивну систему ординат без втрати потужності.
Дросель служить для придушення пульсацій (згладжування «ривків» струму). Він накопичує енергію і робить ток більш «постійним», відповідно дуга буде горіти більш плавно, без ривків. Він накопичує енергію і перетворює струм в більш «постійний», що дозволить дузі горіти більш плавно, без ривків. У даного дроселя, крім R індукції є активний опір, завдяки чому спостерігається деяке падіння напруги. «На холостому ходу» конденсатор заряджається «на корінь з двох»: якщо на вторинній обмотці 50В, на конденсаторі буде близько 70в. У зварюванні він не бере, але зате полегшує підпал дуги, тим більше якщо попався іржавий метал, який потрібно «пробити».
Тепер про те, як розвантажити електричну систему будинку. Можна поставити баластовий резистор (опір), що зменшить струм, який проходить по ланцюгу, але на ньому виділиться тепло, яке буде гріти вулицю. Нам таке не вигідно. При струмі 100А вийде двухкілловатний обігрівач.
Для того, щоб втрати були меншими, і сусіди не лаялися, потрібно зменшити споживання. Як цього добитися?
При жорсткій ВАХ намотується первинна обмотка як це показано на рис.2. (Дві половинки утворюють повну обмотку 220В.) Зверху на неї намотується вторинна і з'єднується з попередньої паралельно або послідовно.
рис.2
Або ми наметовому обмотки тонким дротом і з'єднуємо їх паралельно, але з великим числом витків, або товстим проводом і з'єднуємо послідовно. (Рис.3) .По суті, отримуємо одне і теж в обох випадках: жорстку ВАХ, коли на одній котушці у нас намотана половинка первинки і половинка вторинки. Для зварювального апарату такий транс НЕ ГОДИТЬСЯ!
рис.3
Можна встановити дросель на виході, але це як «милиця».
Краще візьміть двухкатушечний трансформатор. Чим більше відстань між його обмотками (наскільки вони сильно рознесені), тим менше отримується струм. Але можна піти ще на одну «хитрість»: накрутити частина вторинної обмотки поверх первинної - за рахунок цього знизяться втрати і збільшиться струм на виході. Зрозуміло, що втрати на котушках будуть різними і одну ділянку буде жорстко пов'язаний з напругою, а 2-й вийде «плаваючий». За цим принципом можна побудувати регулювання зварного струму. Накручується первинна обмотка як є, потім вторинна 60-65%, а залишок її домативается на "первинку". Такий апарат має пологопадающих ВАХ. Чим вона хороша. Так як варити Ви будете не самим трансформатором, а підключивши до нього випрямляч і дросель, потрібно компенсувати втрати. Якщо характеристика крутопадаючих то, наприклад, зі 100А на виході вийде 60А, якщо пологопадающих - втрати компенсуються (можна вибирати з більш широкого асортименту електродів, використовувати пряму і зворотну полярність).
При пошуку елементів враховуйте, що діоди потрібно використовувати на ток мінімум 100А, але краще 200А, поставте їх на радіатори. Досвід показує, що «привинчивания» дешевих китайських містків на 50А виправдано. Тільки якщо на виході потрібно отримати 200А, таких мостів потрібно чіпляти не 4 шт, а не менше 8шт. Якщо ви візьмете з запасом, тільки тоді все буде добре працювати.
Дросель можна накрутити практично на будь-якому зручному муздрамтеатрі, головне щоб у нього була площа поперечного перерізу не менше 10 кв. см. Якщо взяти 20 кв. см - це буде навіть краще Імеді мотати потрібно буде менше. Потрібно так само виконати таку умову: сердечник не повинен бути повністю замкнутим.
Величиною зазору дроселя визначається його індуктивність. З малим зазором він добре буде працювати на малих токах, якщо збільшувати - вийде легка зварювання на великих токах. Тому потрібно шукати компроміс.
Розглянемо ще кілька схем для «допитливих»
рис.4
На рис.4 використовується трансформатор з жорсткою характеристикою. Вихідна напруга у нього 36В. Тут встановлюється конденсатор, який збільшує напругу до 45В і дозволяє запалити дугу. В обов'язковому порядку повинен стояти резистор. На схемі не показаний дросель, але поставити його потрібно в будь-якому випадку, тому що з ним варити набагато приємніше і зручніше.
На рис. 5 показана схема просунутого сварАппа. Тут використовується властивість резонансу. Тобто отримуємо «LC-контур»: індуктивність вторинної обмотки і ємність послідовно включених конденсаторів. А замикається це все на дузі. Виходить трансформатор щодо малих габаритів і висока потужність.
рис.6
Звіра цього зібрати - завдання цікава, але дуже витратна! Конденсатори С1-С20 дорогі. Якщо поставити який-небудь шлак, такий як Chang він вилетить відразу ж, а хороший кондер типу JAMICON або JAVA - коштують грошей. Звертайте увагу на наявність жорстких висновків.
Якщо на вторинній обмотці трансформатора напруга буде, припустимо 30-40В, то потрібно брати кондери за схемою на U в 1,5 -2 рази більше. Якщо не дотримуватися цієї умови конденсатори проб'ється і вони згорять.
Є схема тиристорного регулятора (Рис. 7), у нього намотується первинна обмотка, вторинна і обмотка управління. Так само використовується по парі потужних тиристорів і діодів. Обмотка III розрахована на U від 30В до 40В, струм близько 1 А.
Рис.7 Клацніть по картинці, щоб відкрити
Резистор R1 призначений підстроювання зварювального струму, тобто якщо потрібно задати мінімальний діапазон. R2 працює як основний (тобто R1 можна прибрати).
R3 обмежує струм управління тиристорами.
Стабілітрон V06 можна ставити як вітчизняного, так і імпортного виробництва.
Замість тиристора КУ101 можна брати 202-й, що починається практично з будь-яку літеру.
Діоди КД209 можна замінити на будь-які на струм до 1 А
Управління кутом відкриття тиристора регулюється потужність: чим менше він відкритий, тим менше струм на виході. Якщо відкрити тиристори повністю, вони будуть працювати як діоди і вийде повноцінний діодний міст - зварювання за такої умови буде проходити добре, але якщо потужність зменшити більше ніж на половину - пульсації струму збільшаться, і варити буде досить важко. Тому в схему краще додати дросель.
Як цього добитися?