Описываемые аппараты могут быть отнесены к устройствам быстрого реагирования в любой сфере хозяйственной деятельности, где сварочные работы имеют в целом непродолжительный, но неотложный или срочный характер.
Кроме того, с выпрямляющими переменный ток элементами малогабаритное сварочное устройство может использоваться для зарядки аккумуляторных батарей, а также для питания стартеров автомобилей при запуске их в зимний период.
Потребность в изготовлении универсальных малогабаритных сварочных аппаратов с широкими функциональными возможностями в домашних условиях продиктована нехваткой маломощных, простых, надежных и экономичных агрегатов, зарядных и пусковых устройств, крайне необходимых фермеру, индивидуальному застройщику, кооператору и вообще мастеровому человеку.
Однако, необходимо иметь в виду, что самостоятельное изготовление электроэнергетической техники требует знаний основ электротехники, Правил устройств электроустановок и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Следует твердо усвоить, что электрическая сварка относится к работам небезопасным для здоровья, а порой и жизни человека.
Рассматриваемые ниже конструкции сварочных аппаратов получаются в результате усовершенствования уже готовых устройств, которое превращает их в изделия нового качества, пригодные к применению в сварочном режиме работы.
Принципиальные электрические схемы малогабаритных сварочных аппаратов, созданных на базе трехфазного трансформатора, представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема малогабаритного сварочного аппарата (на базе трехфазного трансформатора) с питанием от трехфазной сети 380/220 В: 1 - магнитопровод трансформатора; 2,3, 4 - первичные обмотки; 5,6, 7 - вторичные обмотки; 8 - добавочная обмотка трансформатора; 9 - выносные конденсаторы; 10 - переключатель режимов сварки; 11 - контактный датчик температуры и звуковое сигнальное устройство; I, II - положения переключателя режимов сварки
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема малогабаритного сварочного аппарата (на базе трехфазного трансформатора) с питанием от однофазной сети 220 В: I - магнитопровод трансформатора; 2, 3,4 - первичные обмотки; 5,6,7 - вторичные обмотки; 8 - добавочная обмотка трансформатора; 9 - выносные конденсаторы; 10 - переключатель режимов сварки; 11 - контактный датчик температуры и звуковое сигнальное устройство; 12 - выпрямительный диод; I, II, III, IV - положения переключателя режимов сварки
В основе их конструкции - трехфазный трехстержневой трансформатор типа ТСА (ТСЗИ) напряжением 380/220/36 В и мощностью 1,6 или 2,5 кВА, применяемый для электроосвещения или питания электроинструмента пониженного напряжения, например, бетонных вибраторов.
На магнитопроводе первичные обмотки трансформатора (рис. 1) соединяются в "звезду" или в "треугольник" для подключения устройства соответственно к трехфазной сети 380 или 220 Б. Для питания аппарата от однофазной сети 220 6 две первичные обмотки крайних стержней магнитопроводов трансформатора (рис. 2) соединяются встречно-параллельно. При этом вторичные обмотки всегда имеют фиксированную схему соединений в разомкнутый треугольник с одной "вывернутой" обмоткой.
Добавочная обмотка, намотанная поверх всех уже имеющихся обмоток вокруг трехстержневого магнитопровода трансформатора, последовательно вводится в сварочный контур в качестве балластного сопротивления для ступенчатого изменения сварочного тока. Данные этой обмотки: 40...50 витков провода АПР или АП-РТО сечением 4...6 мм г.
В таком исполнении малогабаритный сварочный аппарат имеет две ступени регулирования сварочного тока: на I ступени возможна сварка электродами диаметром 4 мм в сильных электрических сетях и диаметром 3 мм в слабых электрических сетях; на II ступени - соответственно электродами диаметром 3 мм и 2 мм.
Принципиальная электрическая схема малогабаритного сварочного аппарата на базе однофазных трансформаторов приведена на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема малогабаритного сварочного аппарата (на базе двух однофазных трансформаторов) с питанием от однофазной сети 220 Д; 1 - магнитопровод сдвоенного трансформатора; 2, 3 - первичные обмотки; 4, 5 - вторичные обмотки; 6 - добавочная обмотка среднего стержня сдвоенного трансформатора; 7 - выносные конденсаторы; 8 - переключатель режимов сварки; 9 - контактный датчик температуры и звуковое сигнальное устройство; I, II - положения переключателя режимов сварки
Основу конструкции составляют однофазные трансформаторы с 0-образными сердечниками магнитопроводов типа ОСО напряжением 220/36 В мощностью 0,4 кВА, применяемые для питания цепей управления и электроосвещения пониженного напряжения в схемах электрооборудования некоторых установок.
Два таких трансформатора стыкуются и скрепляются свободными сторонами сердечников магнитопровода так, что образуется один трехстержневой трансформатор с катушками на крайних стержнях.
После намотки на образовавшийся средний стержень добавочной обмотки конструкция превращается в малогабаритный сварочный аппарат, работающий от однофазной сети 220 8.
На общем магнитопроводе две первичные обмотки крайних стержней соединены встречно-параллельно для подключения устройства к однофазной сети 220 В; при этом вторичные обмотки крайних стержней соединены встречно-последовательно.
Добавочная обмотка среднего стержня последовательно вводится в сварочный контур в качестве балластного сопротивления для ступенчатого изменения сварочного тока. Характеристики этой обмотки: 40...50 витков провода АПР или АПРТО сечением 2,5...4 мм г.
Корпуса рассмотренных сварочных аппаратов изготавливаются из бетона с хорошей формуемостью специального приготовления, сухая смесь которого имеет следующий состав (по массе): песок мелкозернистый, очищенный промывкой 75% цемент марки 400 или 500 20% стекловата резаная длиною 5 ... 10 мм 2,5% клей ПВА или водорастворимый латекс 2,5%
Минимальная толщина оболочки корпуса должна быть не менее 10 мм, Перед заливкой бетона в форму конструкция аппарата тщательно очищается от грязи и пыли и хорошо просушивается.
После отверждения бетона аппарат просушивается еще раз и пропитывается снаружи органическими мономерами: метилметакрилатом или стиролом (можно и кузбасслаком) с последующей термообработкой в течение нескольких часов при температуре 70."80° С. В результате мономер полимеризуется в порах бетонной оболочки, образуя упрочненный водонепроницаемый поверхностный слой, который защищает устройство от воздействия окружающей среды.
Такие малогабаритные сварочные аппараты работают на пределе своей мощности, что допустимо лишь при повторно-кратковременном режиме их включения. Поэтому для контроля за температурой активных частей устройства предусматривается термическая защита, состоящая из контактного датчика температуры с выходом на звуковой и световой индикатор. Если же она отсутствует, то температуру активных частей устройства контролируют наощупь, не допуская их чрезмерного нагрева.
В полевых условиях малогабаритные сварочные аппараты хорошо работают от маломощных передвижных электрогенерирующих установок (например, от бензоэлектрических агрегатов мощностью 4 и 2 кВт) В этом случае при максимальных сварочных токах в сварочный контур вводят выносные конденсаторы переменного тока, которые обеспечивают совместимость малогабаритных сварочных аппаратов в предельных режимах с маломощными передвижными электрогенерирующими установками и создают эффект концентрации энергии в сварочной дуге.
Для этой цели применяют неполярные пусковые алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы типа К50-19 емкостью 750 мкФ на напряжении 80 В (обязательно погружаемые при эксплуатации в масло).
Конденсаторы для получения требуемой емкости включаются параллельно друг другу. В сварочных аппаратах на базе трехфазного трансформатора используются по три таких конденсатора; на базе двух однофазных трансформаторов - два конденсатора.
Для мастеров, занимающихся сваркой тонколистового металла, необходимо указать на весьма эффективный способ образования малоамперной сварочной дуги в малогабаритном сварочном аппарате (на базе трехфазного трансформатора) при подключении его к однофазной сети 220 В. При сварке на переменном токе первичная обмотка среднего стержня трансформатора вводится последовательно в сварочный контур в качестве балластного сопротивления совместно с параллельно включенным этой обмотке выпрямительным диодом на 10 А, а при сварке на постоянном токе - через выпрямительный мост 4x10 А.
Во время эксплуатации малогабаритных сварочных аппаратов необходимо тщательно следить за надежностью контактных соединений.
Выбор электродов для сварки - достаточно ответственная задача. Однозначных рекомендаций на этот счет дать, однако, невозможно, так как тип и марка электродов зависят от рода сварочного тока, материала свариваемых изделий, положения сварочного шва и других факторов, поэтому в каждом конкретном случае следует руководствоваться рекомендациями справочной литературы.
В заключение приведем основные технические характеристики
рассмотренных малогабаритных сварочных аппаратов.
Сварочные аппараты (на базе трехфазного трансформатора):
номинальная мощность, кВА
максимальная мощность в повторно-кратковременном режиме работы аппаратов, кВА - 6,4
напряжение питания, В:
трехфазное
трехфазное
однофазное
число ступеней регулирования сварочного тока
пределы регулирования сварочного тока, А
масса, кг
габаритные размеры, мм
Сварочный аппарат (на базе двух однофазных трасформаторов):
номинальная мощность, кВА
максимальная мощность в повторно-кратковременном режиме работы устройства, кВА
напряжение питания, В
однофазное
число ступеней регулирования сварочного тока
пределы регулирования сварочного тока, А
масса, кг
габаритные размеры, мм
Рассмотренные конструкции просты в изготовлении, что позволяет обеспечить домашних мастеров недорогим и эффективным сварочным устройством с возможностью его дальнейшего совершенствования.
Без сомнения, эти конструкции не лишены недостатков. Прежде всего это связано с низким качеством магнитопроводов обмоток исходных трансформаторов, однако, с этим можно смириться, поскольку аппараты по данным автора работоспособны, просты и надежны в эксплуатации, а также сравнительно недороги в изготовлении.
