Кельма – зварювальний апарат

Пропоновані для самостійного виготовлення в домашніх умовах конструкції малогабаритних зварювальних апаратів призначені в основному для ручного дугового зварювання на змінному струмі з харчуванням від стаціонарної електричної мережі з трифазним напругою 380/220 В або однофазним напругою 220 В, а також від малопотужних пересувних електрогенеруючих установок.

Описувані апарати можуть бути віднесені до пристроїв швидкого реагування в будь-якій сфері господарської діяльності, де зварювальні роботи мають в цілому нетривалий, але невідкладний або строковий характер.

Крім того, з випрямляючих змінний струм елементами малогабаритне зварювальне пристрій може використовуватися для зарядки акумуляторних батарей, а також для живлення стартерів автомобілів під час запуску їх у зимовий період.

Потреба у виготовленні універсальних малогабаритних зварювальних апаратів з широкими функціональними можливостями в домашніх умовах продиктована браком малопотужних, простих, надійних і економічних агрегатів, зарядних і пускових пристроїв, вкрай необхідних фермеру, індивідуальним забудовнику, кооператори і взагалі майстровий людині.

Однак, необхідно мати на увазі, що самостійне виготовлення електроенергетичної техніки вимагає знань основ електротехніки, Правил влаштування електроустановок та Правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок. Варто твердо засвоїти, що електрична зварювання відноситься до робіт небезпечним для здоров'я, а часом і життя людини.

Розглянуті нижче конструкції зварювальних апаратів утворюються в результаті удосконалення вже готових пристроїв, яке перетворює їх у вироби нової якості, придатні до застосування в зварювальному режимі роботи.

Принципові електричні схеми малогабаритних зварювальних апаратів, створених на базі трифазного трансформатора, представлені на рис. 1 і 2.


Рис. 1. Принципова електрична схема малогабаритного зварювального апарату (на базі трифазного трансформатора) з живленням від трифазної мережі 380/220 В: 1 – магнітопровода трансформатора; 2,3, 4 – первинні обмотки; 5,6, 7 – вторинні обмотки; 8 – додаткова обмотка трансформатора; 9 – виносні конденсатори; 10 – перемикач режимів зварювання; 11 – контактний датчик температури і звукове сигнальний пристрій; I, II – положення перемикача режимів зварювання


Рис. 2. Принципова електрична схема малогабаритного зварювального апарату (на базі трифазного трансформатора) з живленням від однофазної мережі 220 В: I – магнітопровода трансформатора; 2, 3,4 – первинні обмотки; 5,6,7 – вторинні обмотки; 8 – додаткова обмотка трансформатора; 9 – виносні конденсатори; 10 – перемикач режимів зварювання; 11 – контактний датчик температури і звуковий сигнальний пристрій; 12 – випрямляючий діод; I, II, III, IV – положення перемикача режимів зварювання

В основі їх конструкції – трифазний трехстержневой трансформатор типу ТСА (ТСЗІ) напругою 380/220/36 В і потужністю 1,6 або 2,5 кВА, вживаний для електроосвітлення або приладу зниженої напруги, наприклад, бетонних вібраторів.

На магнітопроводі первинні обмотки трансформатора (рис. 1) з'єднуються в "зірку" або в "трикутник" для підключення пристрою відповідно до трифазної мережі 380 або 220 Б. Для живлення апарата від однофазної мережі 220 6 дві первинні обмотки крайніх стрижнів магнітопроводів трансформатора (рис. 2) з'єднуються зустрічно-паралельно. При цьому вторинні обмотки завжди мають фіксовану схему сполук у розімкнутий трикутник з однієї "вивернутим" обмоткою.

Додаткова обмотка, намотана поверх всіх вже наявних обмоток навколо трехстержневого магнітопровода трансформатора, послідовно вводиться в зварювальний контур в якості баластного опору для ступінчастого зміни зварювального струму. Дані цієї обмотки: 40 … 50 витків дроту АПР або АП-РТО перетином 4 … 6 мм р.

У такому виконанні малогабаритний зварювальний апарат має два ступені регулювання зварювального струму: на I ступені можлива зварювання електродами діаметром 4 мм у сильних електричних мережах і діаметром 3 мм в слабких електричних мережах; на II ступеня – відповідно електродами діаметром 3 мм і 2 мм.

Принципова електрична схема малогабаритного зварювального апарата на базі однофазних трансформаторів наведена на рис. 3.


Рис. 3. Принципова електрична схема малогабаритного зварювального апарату (на базі двох однофазних трансформаторів) з живленням від однофазної мережі 220 Д; 1 – магнітопровода здвоєного трансформатора; 2, 3 – первинні обмотки; 4, 5 – вторинні обмотки; 6 – додаткова обмотка середнього стрижня здвоєного трансформатора; 7 – виносні конденсатори; 8 – перемикач режимів зварювання; 9 – контактний датчик температури і звуковий сигнальний пристрій; I, II – положення перемикача режимів зварювання

Основу конструкції складають однофазні трансформатори з 0-образними сердечниками магнітопроводів типу ВЗГ напругою 220/36 В потужністю 0,4 кВА, що застосовуються для живлення ланцюгів керування та електроосвітлення зниженої напруги в схемах електрообладнання деяких установок.

Два таких трансформатора стикуються і скріплюються вільними сторонами сердечників магнітопровода так, що утворюється один трехстержневой трансформатор з котушками на крайніх стержнях.

Після намотування на утворився середній стрижень додаткової обмотки конструкція перетворюється на малогабаритний зварювальний апарат, що працює від однофазної мережі 220 8.

На загальних магнітопроводі дві первинні обмотки крайніх стержнів з'єднані зустрічно-паралельно для підключення пристрою до однофазної мережі 220 В; при цьому вторинні обмотки крайніх стержнів з'єднані зустрічно-послідовно.

Додаткова обмотка середнього стрижня послідовно вводиться в зварювальний контур в якості баластного опору для східчастого зміни зварювального струму. Характеристики цієї обмотки: 40 … 50 витків дроту АПР або АПРТО перетином 2,5 … 4 мм р.

Корпуси розглянутих зварювальних апаратів виготовляються з бетону з хорошою формуемостью спеціального приготування, суха суміш якого має наступний склад (за масою): пісок дрібнозернистий, очищений промиванням 75% цемент марки 400 або 500 20% скловата різана завдовжки 5 … 10 мм 2,5% клей ПВА або водорозчинний латекс 2,5%

Мінімальна товщина оболонки корпусу повинна бути не менше 10 мм, Перед заливанням бетону в форму конструкція апарату ретельно очищається від бруду та пилу і добре просушується.

Після твердіння бетону апарат просушується ще раз і просочується зовні органічними мономерами: метилметакрилатом або стиролом (можна й кузбасслаком) з наступною термообробкою протягом декількох годин при температурі 70. "80 ° С. У результаті мономер полімеризується в порах бетонної оболонки, утворюючи зміцненої водонепроникний поверхневий шар, який захищає пристрій від впливу навколишнього середовища.

Такі малогабаритні зварювальні апарати працюють на межі своєї потужності, що припустимо лише при повторно-короткочасному режимі їх включення. Тому для контролю за температурою активних частин пристрої передбачається термічна захист, що складається з контактного датчика температури з виходом на звуковий і світловий індикатор. Якщо ж вона відсутня, то температуру активних частин пристрої контролюють навпомацки, не допускаючи їх надмірного нагрівання.

У польових умовах малогабаритні зварювальні апарати добре працюють від малопотужних пересувних електрогенеруючих установок (наприклад, від бензоелектріческіх агрегатів потужністю 4 і 2 кВт) У цьому випадку при максимальних зварювальних токах в зварювальний контур вводять виносні конденсатори змінного струму, які забезпечують сумісність малогабаритних зварювальних апаратів у граничних режимах з малопотужними пересувними електрогенеруючими установками і створюють ефект концентрації енергії у зварювальній дузі.

Для цієї мети застосовують неполярні пускові алюмінієві оксидно-електролітичні конденсатори типу К50-19 ємністю 750 мкФ на напрузі 80 В (обов'язково занурювані при експлуатації в масло).

Конденсатори для отримання необхідної ємності включаються паралельно один одному. У зварювальних апаратах на базі трифазного трансформатора використовуються за три таких конденсатора; на базі двох однофазних трансформаторів – два конденсатори.

Для майстрів, що займаються зварюванням тонколистового металу, необхідно вказати на досить ефективний спосіб освіти малоамперной зварювальної дуги в малогабаритному зварювальному апараті (на базі трифазного трансформатора) при підключенні його до однофазної мережі 220 В. При зварюванні на змінному струмі первинна обмотка середнього стрижня трансформатора вводиться послідовно в зварювальний контур в якості баластного опору спільно з паралельно включеним цій обмотці випрямляючий діод на 10 А, а при зварюванні на постійному струмі – через випрямляючий міст 4×10 А.

Під час експлуатації малогабаритних зварювальних апаратів необхідно ретельно стежити за надійністю контактних з'єднань.

Вибір електродів для зварювання – досить відповідальне завдання. Однозначних рекомендацій з цього приводу дати, проте, неможливо, так як тип і марка електродів залежать від роду зварювального струму, матеріалу зварюваних виробів, положення зварювального шва і інших факторів, тому в кожному конкретному випадку слід керуватися рекомендаціями довідкової літератури.

На закінчення наведемо основні технічні характеристики розглянутих малогабаритних зварювальних апаратів.
Зварювальні апарати (на базі трифазного трансформатора):

номінальна потужність, кВА

-1,6
максимальна потужність в повторно-короткочасному режимі роботи апаратів, кВА – 6,4
напруга живлення, В:
трифазне
– 380
трифазне
– 220
однофазне
– 220
число ступенів регулювання зварювального струму
– 2
межі регулювання зварювального струму, А
– 40-80-120
маса, кг
– 25
габаритні розміри, мм
– 175 х 325 х 250

Зварювальний апарат (на базі двох однофазних трасформаторов):

номінальна потужність, кВА

– 0,8

максимальна потужність в повторно-короткочасному режимі роботи пристрою, кВА
– 3,2

напруга живлення, В
однофазне
– 220

число ступенів регулювання зварювального струму
– 2

межі регулювання зварювального струму, А
– 60-90

маса, кг
– 12,5

габаритні розміри, мм
– 125 х 250 х 175

Розглянуті конструкції прості у виготовленні, що дозволяє забезпечити домашніх майстрів недорогим і ефективним зварювальним пристроєм з можливістю його подальшого вдосконалення.

Без сумніву, ці конструкції не позбавлені недоліків. Перш за все це пов'язано з низькою якістю магнітопроводів обмоток вихідних трансформаторів, однак, з цим можна змиритися, оскільки апарати за даними автора працездатні, прості і надійні в експлуатації, а також порівняно недорогі у виготовленні.