Строим дом сами. Твоя звезда - твое здоровье. Чудесные превращения камня ("Сделай сам" №4∙1996)

Сварочные аппараты бывают постоянного и переменного тока.

СА постоянного тока используются при сварке на малых токах тонколистового металла (кровельная сталь, автомобильная и т. д.). Сварочная дуга на постоянном токе более устойчива, возможна сварка на прямой и обратной полярности. На постоянном токе можно варить электродной проволокой без обмазки и электродами, предназначенными для сварки как на постоянном токе, так и на переменном. Для придания устойчивости горения дуги на малых токах желательно иметь повышенное напряжение холостого хода Uxx сварочной обмотки (до 70–75 В).

Для выпрямления переменного тока используются простейшие «мостовые» выпрямители на мощных диодах с радиаторами охлаждения (рис. 1).

Рис. 1.Мостовой выпрямитель для сварочного аппарата. Показано подключение СА для сварки тонколистового металла на «обратной» полярности — «+» на электроде, «-» на свариваемой детали; U₂ — выходное переменное напряжение сварочного аппарата

Для сглаживания пульсаций напряжения один из выводов СА подсоединяют к держателю электродов через дроссель L₁, представляющий собой катушку из 10–15 витков медной шины сечением S = 35 мм, намотанной на любом сердечнике, например от магнитного пускателя.

Для выпрямления и плавного регулирования сварочного тока используются более сложные схемы с использованием мощных управляемых тиристоров. Одна из возможных схем на тиристорах типа Т161 (Т160) приведена в статье А Чернова «И зарядит и приварит» (Моделист-конструктор, 1994, № 9). Преимущества регуляторов постоянного тока — в их универсальности. Диапазон изменения ими напряжений составляет 0,1–0,9 Uxx, что позволяет использовать их не только для плавной регулировки тока сварки, но и для зарядки аккумуляторных батарей, питания электронагревательных элементов и других целей.

Сварочные аппараты переменного тока применяются при сварке электродами, диаметр которых более 1,6–2 мм, а толщина свариваемых изделий — более 1,5 мм. При этом ток сварки значителен (десятки ампер) и дуга горит достаточно устойчиво. Используются электроды, предназначенные для сварки только на переменном токе.

Для нормальной работы сварочного аппарата необходимо:

1. Обеспечить выходное напряжение для надежного зажигания дуги. Для любительского СА Uxx = 60–65 В. Более высокое выходное напряжение холостого хода не рекомендуется, что связано в основном с обеспечением безопасности работы (Uxx промышленных сварочных аппаратов — до 70–75 В).

2. Обеспечить напряжение сварки U_св, необходимое для устойчивого горения дуги. В зависимости от диаметра электрода — U_св =18–24 В.

3. Обеспечить номинальный сварочный ток I_св = (30–40)∙d_э, где I_св — величина сварочного тока, А; 30–40 — коэффициент, зависящий от типа и диаметра электрода; d_э — диаметр электрода, мм.

4. Ограничить ток короткого замыкания I_кз, величина которого не должна превышать номинальный сварочный ток более чем на 30–35 %.

Устойчивое горение дуги возможно в том случае, если сварочный аппарат будет обладать падающей внешней характеристикой, которая определяет зависимость между силой тока и напряжением в сварочной цепи (рис. 2).

Рис. 2.Падающая внешняя характеристика сварочного аппарата:

_{1 — семейство характеристик для различных диапазонов сварки; ΔIсв2, ΔIсв3, ΔIсв4 — диапазоны токов сварки для электродов диаметром 2, 3 и 4 мм соответственно; Uxx — напряжение холостого хода СА; IКЗ — ток короткого замыкания; ΔUсв — диапазон напряжений сварки (18–24 В)}

Универсальный сварочный аппарат на токи от 15–20 до 150–180 А собрать достаточно сложно. Анализ промышленных СА показывает, что для грубого (ступенчатого) перекрытия диапазона сварочных токов необходима коммутация как первичных обмоток, так и вторичных (что конструктивно более сложно из-за большого протекающего в ней тока). Кроме того, для плавного изменения тока сварки в пределах выбранного диапазона используются механические устройства перемещения обмоток. При удалении сварочной обмотки относительно сетевой увеличиваются магнитные потоки рассеивания, что приводит к снижению тока сварки.

Конструируя любительский СА, не следует стремиться к полному перекрытию диапазона сварочных токов. Целесообразно на первом этапе собрать сварочный аппарат для работы с электродами диаметром 2–4 мм, а на втором этапе, в случае необходимости работы на малых токах сварки, дополнить его отдельным выпрямительным устройством с плавным регулированием сварочного тока.