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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schweißen – optional. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte Mit Hilfe unseres Designzirkels in der Schule haben wir vor sieben Jahren mehrere Schweißtransformatoren (ST) hergestellt und getestet. Sie arbeiten so, dass niemand Beschwerden verursacht. Daher möchte ich allen, für die ein Schweißtransformator keine Laune, sondern eine lebenswichtige Notwendigkeit ist, Möglichkeiten zu deren Berechnung und Herstellung anbieten. Darüber hinaus ist es oft ein großes Problem, einen fertigen ST zu bekommen. Und ihre Abmessungen sind beträchtlich (ebenso wie ihre Kosten).
Elektroschweißen wird bekanntlich bei einer Spannung von 40-60 V und einem Strom von 50 A bis 300 A durchgeführt – abhängig von den verwendeten Elektroden und der Dicke der zu verschweißenden Metalle. Daraus lässt sich die Leistung P (in Watt) des Transformators ermitteln: P = IU, wobei I der Strom in Ampere und U die Spannung in Volt ist. Abhängig von der Leistung P wird auch die Querschnittsfläche S (in cm2) des Magnetkreises gewählt. Dies geschieht nach der Formel: S=P^0,5. Und bereits durch den Wert von S wird die Anzahl der Windungen w pro 1 V Spannung bestimmt: w=50/s Wenn man die erforderlichen Spannungen U1 und U2 kennt, lässt sich die Anzahl der Windungen der Primärwicklung w1 und der Sekundärwicklung w2 leicht berechnen: w1=wU1, w2=wU2. Anschließend wird der Querschnitt der Wickeldrähte bestimmt. Es ist zu berücksichtigen, dass die Stromdichte in der Wicklung eines Schweißtransformators aus Kupfer bei normaler Kühlung nicht mehr als 5 A/mm2 betragen sollte.
Basierend auf diesen Berechnungen und experimentellen Daten kamen wir zu den folgenden Schlussfolgerungen. Damit der Transformator die erforderliche Leistung entwickeln kann, empfiehlt es sich, den Querschnitt seines Magnetkreises auf 50 cm2 zu wählen (eine weitere Vergrößerung von S birgt die Gefahr einer Vergrößerung der Abmessungen und des Gewichts). In diesem Fall muss die Primärwicklung 260 Windungen Kupferdraht oder Stromschiene mit einem Querschnitt von 7-10 mm enthalten. In einer solchen Wicklung werden Anzapfungen mit 140, 160, 180, 200, 220, 240 Windungen vorgenommen. Durch den Anschluss des Netzwerks können Sie den Strom in einem weiten Bereich (von 50 A bis 250 A) einstellen. Die Sekundärwicklung muss 40-50 Windungen einer Kupferschiene mit einem Querschnitt von mindestens 25 mm enthalten. Ist jedoch ein „harter“ Betrieb (mit hohen Strömen) zu erwarten, muss hier der Querschnitt um 5-10 mm2 erhöht werden. Um den Wirkungsgrad des Transformators zu erhöhen, ist es außerdem besser, die ersten 10-15 Windungen hier auf die Primärwicklung und den Rest auf die zweite Hälfte des Kerns zu wickeln. Für größere Möglichkeiten zur Stromeinstellung können Sie ab etwa der 30. Windung einen Abgriff in der Sekundärwicklung vornehmen. Ein origineller und kompakter Schweißtransformator mit hohem Wirkungsgrad entsteht, wenn als Magnetkern ein Eisenpaket (Satz) aus ... dem Stator eines durchgebrannten Elektromotors verwendet wird. Dazu wird das Gehäuse eines ausgefallenen Elektromotors mit passenden Abmessungen zerbrochen und die Wicklung entfernt. Lassen Sie nur das Eisenpaket übrig und glätten Sie die scharfen Ecken gut. Nachdem Sie das Bügeleisen mit Klebeband umwickelt haben, wickeln Sie die Wicklungen auf der Grundlage der gleichen Berechnungen und Daten zur Anzahl der Windungen auf, die wir oben angegeben haben. Das heißt, die Primärwicklung muss 260 Windungen enthalten. Darüber hinaus werden ab der 140. Kurve alle 20 Kurven Kurven gefahren. Die Sekundärwicklung hat 40-50 Windungen. Es gibt drei Möglichkeiten, einen solchen Transformator zu wickeln. Die Primärwicklung erfolgt mit einem Shuttle, die Sekundärwicklung erfolgt unter Berücksichtigung der Bussteifigkeit. Wenn die Wicklung II gleichmäßig über den Magnetkreis verteilt ist, ist der Wirkungsgrad maximal und der Strom kann auf 350 A erhöht werden. Bei der Vorbereitung des Ringkerns ist es am besten, wenn möglich, die Nuten dort zu bohren, wo die Motorwicklungen auf einer Drehmaschine liegen. Und noch eine Reihe weiterer Tipps. Bei der Herstellung des Gerätes ist es notwendig, die Wicklungen sorgfältig voneinander und zwischen den Lagen mit Klebeband zu isolieren und anschließend das Ganze mit Bitumenlack zu imprägnieren. Im Primärkreis sind eine Sicherung und ein Schalter für die Windungszahl zu berücksichtigen. Die einfachste Variante davon ist in der Abbildung dargestellt. Es ist zu beachten, dass der Strom im Primärkreis zwischen 8 A (im 260-Umdrehungsmodus) und 25 A (im 140-Umdrehungsmodus) liegt. Daher muss der Anschluss des Geräts an das Netzwerk mit einem Kabel mit einem Querschnitt von mindestens 7-10 mm2 erfolgen. Der Anschluss des sekundären Netzwerkkabels erfolgt über einen Adapterblock mit Endverschlüssen (siehe Abbildung), die einfach aus einem Kupferrohr hergestellt werden können. Und selbstgemachte Elektrohalter bestehen aus einem Stahlrohr. Für einen Schweißanfänger ist es meist nicht einfach, den Umgang mit einem Schweißgerät zu meistern: Der Lichtbogen ist nicht der richtige. Es besteht jedoch kein Grund zur Verzweiflung. Die erste und einfachste Möglichkeit, einen Lichtbogen zu zünden, besteht darin, die Elektrode gegen das zu schweißende Metall zu schieben. Dies erinnert an den Vorgang des Anzündens eines Streichholzes. Nach dem Erregen des Lichtbogens wird die Elektrode sanft bis zu einer Entfernung von 2–5 mm vom Metall entfernt. Und schon ist das Schweißen erledigt.
Wir wissen aus eigener Erfahrung: Es ist schwierig, die Elektrode auf einen Mindestabstand zu halten. Dies sollte jedoch erreicht werden, da bei einer hohen Position der Elektrode, wenn der Lichtbogen leichter gehalten werden kann, die Qualität der Schweißung deutlich schlechter ist. Und die Hitzeeinflusszone selbst ist mit geschmolzenem Metall und Schlacke bespritzt. Die zweite Methode zur Anregung eines Schweißlichtbogens ist komplexer. Dabei wird die Elektrode nahezu senkrecht an die Schweißstelle herangeführt und nach einer leichten Berührung sofort nach oben gezogen. Um eine gleichmäßige Schweißnaht zu erhalten, ist es notwendig, drei Bewegungen der Elektrode gleichzeitig zu kombinieren. Das erste ist die kontinuierliche und gleichmäßige Bewegung nach unten, während es brennt. Die Essenz des zweiten besteht darin, die Elektrode entlang der zu bewegen Schweißbrett. Darüber hinaus sollte die Elektrode in Bewegungsrichtung in einem Winkel von 15–30° zur Achse senkrecht zur Schweißebene geneigt sein. Als normale Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode gilt diejenige, bei der sich ein Nahtwulst bildet. Die Breite des letzteren beträgt etwa das 1,5-fache des Durchmessers der Elektrode. Die dritte ist die oszillierende Bewegung der Elektrode über die Naht („Zickzack“ oder „Spirale“). Ermöglicht eine breitere Raupe und ein besseres Kantenschmelzen. Darüber hinaus erreicht die Breite der Walze manchmal zwei oder drei Durchmesser der Elektrode. Anhand von Fachliteratur können Sie die Schweißtechnik vertiefen. Lesen, verstehen, trainieren – und der Schweißlichtbogen wird Ihnen gehorchen. Abschließend halte ich es für sinnvoll, Sie an die Notwendigkeit zu erinnern, Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten. Vor dem Einschalten muss das Schweißgerät überprüft und von Staub und Schmutz befreit werden. Vergessen Sie auch nicht, dass eine Verbindung zum Netzwerk ohne Erdung nicht akzeptabel ist. Und alle Änderungen des Betriebsmodus sollten im Leerlauf oder sogar bei ausgeschaltetem Gerät vorgenommen werden. Führen Sie Elektroschweißarbeiten niemals in feuchten, unbelüfteten Räumen oder bei Niederschlag durch. Die Brandschutzvorkehrungen sind unbedingt einzuhalten. Das Mitführen von Kraft- und Schmierstoffen ist strengstens verboten. Beschädigungen am Gerät dürfen selbstverständlich nicht zugelassen werden. Etwaige Mängel müssen umgehend behoben werden. Denken Sie auch daran, dass ein geschweißtes Fahrzeug auch geerdet werden muss. Sie müssen in spezieller Kleidung an einem Ort mit Belüftung arbeiten, die 5-10 Minuten vor Arbeitsbeginn eingeschaltet wird. Achten Sie darauf, dass das Schweißkabel nicht zu lang ist. Und sein Querschnitt muss der Stromstärke entsprechen. Auch Lichtfilter müssen stromstärkeabhängig ausgewählt werden. Wenn letzterer außerdem 15–30 A beträgt, verwenden Sie Filter vom Typ C3. C4 kommt bei 30-60 A zum Einsatz. Bei einem Lichtbogenstrom von 60-150 A sind C5-Filter unverzichtbar. Und C6 und C7 werden bei 150–275 A bzw. 275–350 A verwendet. Zum Schluss noch eine Regel. Das Schweißen von unter Druck stehenden Behältern ist strengstens verboten. Für die Beschichtung der Elektroden empfehlen wir die Verwendung einer Paste mit folgender Rezeptur: Flüssigglas – 1 l, Kreide – 0,5 kg, Holzasche – 1 kg. Die Dicke der Beschichtung sollte 0,15–0,25 mm betragen. Trocknen Sie es 12–20 Stunden lang. Autoren: V. Mishiev, N. Ivanov, Essentuki Für diejenigen, die mit der Herstellung herkömmlicher „Stab“-Schweißtransformatoren nicht neu sind, empfehle ich dringend, auf einen anderen, komplexeren (aber interessanten und vielversprechenden) Typ mit einem magnetischen Streifenkern umzusteigen. Schließlich liegen die Vorteile des Letzteren auf der Hand.
Erstens ist der Betrieb absolut geräuschlos (kein Brummen). Zweitens gibt es Rentabilität und hohe Effizienz. Da die Magnetisierungskraft in Streifenmagnetkernen vier- bis fünfmal größer ist als in herkömmlichen (gestapelten) Kernen, ist es durch Reduzierung des Querschnitts ((Dd)*b/4) des Magnetkerns möglich, die Masse des Magnetkerns erheblich zu reduzieren Transformator selbst. Mit meinem 5 Kilogramm schweren ST kann ich beispielsweise Stahl mit einer „Fünf“ frei schweißen. Das Material für die Bandmagnetkerne habe ich ausrangierten Stromwandlern (CT=35 kV) entnommen. Sie werden bei MB = 35 kV installiert. Die Wicklungsdaten für ST lauten in diesem Fall:
Ich empfehle, mit diesem Transformator mit Gleichstrom zu schweißen. Sie benötigen jedoch mindestens einen einfachen „Brücken“-Gleichrichter für den VD-200. Darüber hinaus empfiehlt es sich, hier den „Pluspol“ über eine Induktivität mit dem Elektrodenhalter zu verbinden (siehe Abbildung). Letzterer wird auf einen Magnetkreis eines Magnetstarters der Größe II - III mit einer Kupferschiene S = 35 mm2 gewickelt, bis das „Fenster“ gefüllt ist (10-15 Windungen). Dies erleichtert das Zünden und Aufrechterhalten des Lichtbogens. Literatur
Autor: S.Babichev, Balakleya
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