Schweißtransformator zum Selbermachen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte

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Ein Schweißgerät ist eine wünschenswerte Anschaffung für jeden Haushalt. Die Vorteile des manuellen Elektroschweißens liegen auf der Hand und sind unbestreitbar: Benutzerfreundlichkeit, vielfältige Einsatzmöglichkeiten, hohe Produktivität und Zuverlässigkeit der Verbindungen – und das alles bei der Möglichkeit, nahezu überall zu arbeiten, wo ein Stromnetz vorhanden ist. Heutzutage scheint es keine Probleme bei der Auswahl und dem Kauf von Schweißgeräten zu geben. Es sind viele Haushalts- und professionelle Industrieschweißgeräte im Angebot. Verschiedenste Handwerksbetriebe und Handwerker wetteifern darum, ihre Produkte anzubieten. Aber die Preise für fabrikgefertigte Geräte „beißen“ in der Regel um ein Vielfaches und übersteigen den aktuellen durchschnittlichen Monatsverdienst. Im Grunde ist es diese traurige Diskrepanz zwischen eigenem Einkommen und Preis, die viele Menschen immer wieder dazu zwingt, mit dem Schweißen mit eigenen Händen zu beginnen.

In der modernen Literatur findet man viel Material zum Thema Schweißen. In den letzten Jahren wurden in Radioamator eine Reihe von Artikeln veröffentlicht, die sich mit der Verbesserung und Berechnung von Elementen von Schweißtransformatoren (ST) befassen, was zweifellos auf das Interesse der Leser an diesem Thema hinweist. Ich schlage das Wichtigste vor: wie und woraus man zu Hause Schweißtransformatoren herstellt. Alle nachfolgend beschriebenen Schweißtransformatorschaltungen sind praxiserprobt und tatsächlich für das elektrische Handschweißen geeignet. Einige der Pläne wurden über Jahrzehnte „unter den Menschen“ entwickelt und sind zu einer Art „Klassiker“ des unabhängigen „Transformatorbaus“ geworden.

Wie jeder Transformator besteht der CT aus Primär- und Sekundärwicklungen (möglicherweise mit Anzapfungen), die auf einen großen Magnetkern aus Transformatoreisen gewickelt sind. Die Funktionsweise des Stromwandlers unterscheidet sich von einem herkömmlichen Transformator: Er arbeitet im Lichtbogenmodus, d. h. bei nahezu maximal möglicher Leistung. Und daher starke Vibrationen, starke Erwärmung und die Notwendigkeit, Drähte mit großem Querschnitt zu verwenden. Der Stromwandler wird aus einem einphasigen Netz von 220–240 V gespeist. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung im Leerlaufmodus (keine Last) (wenn keine Last an den Ausgang angeschlossen ist) liegt bei selbstgebauten Stromwandlern normalerweise im Bereich von 45-50 V, seltener bis 70 V. Generell sind die Ausgangsspannungen für Industrieschweißgeräte begrenzt (80 V für Wechselstrom, 90 V für Gleichstrom). Daher haben große stationäre Geräte einen Ausgang von 60-80 V.

Als Hauptleistungskennlinie von ST gilt der Ausgangsstrom der Sekundärwicklung im Lichtbogenmodus (Schweißmodus). Dabei brennt im Spalt zwischen dem Elektrodenende und dem zu verschweißenden Metall ein Lichtbogen. Die Spaltgröße beträgt 0,5...1,1 d (d ist der Durchmesser der Elektrode) und wird manuell eingehalten. Bei tragbaren Konstruktionen betragen die Betriebsströme 40–200 A. Der Schweißstrom wird durch die Leistung des Schweißgeräts bestimmt. Die Wahl des Durchmessers der verwendeten Elektroden und die optimale Dicke des zu schweißenden Metalls hängen vom Ausgangsstrom des Stromwandlers ab.

Am gebräuchlichsten sind Elektroden mit Stahlstäben D3 mm („Troika“), die Ströme von 90–150 A (normalerweise 100–130 A) benötigen. In geschickten Händen brennt die „Troika“ mit 75 A. Bei Strömen über 150 A können solche Elektroden zum Schneiden von Metall verwendet werden (dünne Eisenbleche von 1-2 mm können bei niedrigeren Strömen geschnitten werden). Beim Arbeiten mit einer D3-mm-Elektrode fließt ein Strom von 20-30 A (normalerweise etwa 25 A) durch die Primärwicklung des Stromwandlers.

Wenn der Ausgangsstrom niedriger als erforderlich ist, beginnen die Elektroden zu „kleben“ oder zu „kleben“ und verschweißen ihre Spitzen mit dem zu schweißenden Metall: Dadurch beginnt der Stromwandler im Kurzschlussmodus mit gefährlicher Überlastung zu arbeiten. Bei höheren Strömen als zulässig beginnen die Elektroden, das Material zu zerschneiden: Dies kann zur Zerstörung des gesamten Produkts führen.

Für Elektroden mit einem Eisenstab D2 mm ist ein Strom von 40-80 A (normalerweise 50-70 A) erforderlich. Sie können dünnen Stahl mit einer Dicke von 1 bis 2 mm präzise schweißen. Elektroden D4 mm funktionieren gut bei einem Strom von 150–200 A. Höhere Ströme werden für weniger verbreitete Elektroden (D5–6 mm) und zum Metallschneiden verwendet.

Eine wichtige Eigenschaft des ST sind neben der Leistung seine dynamischen Eigenschaften. Die dynamischen Eigenschaften des Transformators bestimmen maßgeblich die Stabilität des Lichtbogens und damit die Qualität der Schweißverbindungen. Unter den dynamischen Eigenschaften können wir stark abfallende und sanft abfallende unterscheiden. Beim Handschweißen kommt es unvermeidlich zu Vibrationen des Elektrodenendes und damit zu einer Änderung der Lichtbogenbrennlänge (im Moment der Lichtbogenzündung, beim Einstellen der Lichtbogenlänge, auf unebenen Oberflächen, durch Handzittern). Wenn die dynamische Kennlinie des Stromwandlers stark abfallend ist, kommt es bei Schwankungen der Lichtbogenlänge zu geringfügigen Änderungen des Betriebsstroms in der Sekundärwicklung des Transformators: Der Lichtbogen brennt stabil, die Schweißnaht liegt flach.

Bei einer flach abfallenden oder starren Kennlinie des Schweißgeräts: Wenn sich die Länge des Lichtbogens ändert, ändert sich auch der Arbeitsstrom stark, wodurch sich der Schweißmodus ändert. Dadurch brennt der Lichtbogen instabil und die Naht ist von schlechter Qualität. und es ist schwierig oder sogar unmöglich, mit einer solchen Schweißmaschine manuell zu arbeiten. Für das Lichtbogenhandschweißen ist eine steil abfallende dynamische Kennlinie des ST erforderlich. Beim automatischen Schweißen wird der Flachfalltyp verwendet.

Im Allgemeinen ist es unter realen Bedingungen jedoch kaum möglich, die Parameter der Strom-Spannungs-Kennlinie wie viele andere Parameter des Stromwandlers irgendwie zu messen oder zu quantifizieren. Deshalb lassen sich Schweißgeräte in der Praxis in solche einteilen, die besser schweißen, und solche, die schlechter arbeiten. Wenn der ST gut funktioniert, sagen Schweißer: „Er schweißt sanft.“ Dies soll eine hohe Qualität der Schweißnaht bedeuten, keine Metallspritzer, der Lichtbogen brennt ständig stabil, das Metall wird gleichmäßig abgeschieden. Alle im Folgenden beschriebenen CT-Ausführungen sind tatsächlich für das Lichtbogenhandschweißen geeignet.

Der Betriebsmodus des ST kann als kurzfristig repetitiv charakterisiert werden. Unter realen Bedingungen folgen nach dem Schweißen in der Regel Installations-, Montage- und andere Arbeiten. Daher hat der CT nach dem Betrieb im Lichtbogenmodus etwas Zeit zum Abkühlen im Kaltmodus. Im Lichtbogenmodus heizt sich der ST stark auf, im Kaltmodus. Es kühlt ab, aber viel langsamer. Die Situation ist noch schlimmer, wenn CT zum Schneiden von Metall verwendet wird, was sehr häufig vorkommt. Um dicke Stäbe, Bleche, Rohre usw. mit einem Lichtbogen zu schneiden, muss der Stromwandler zu stark überhitzt werden, wenn der Strom eines selbstgebauten Transformators nicht zu hoch ist.

Jedes Industriegerät zeichnet sich durch einen so wichtigen Parameter wie den Betriebsdauerkoeffizienten (OL) aus, gemessen in %. Bei inländischen tragbaren Fabrikgeräten mit einem Gewicht von 40–50 kg beträgt der PR normalerweise nicht mehr als 20 %. Dies bedeutet, dass der CT nicht mehr als 20 % der Gesamtzeit im Lichtbogenmodus arbeiten kann, die restlichen 80 % sollte er im Leerlaufmodus sein. Bei den meisten selbstgebauten Designs sollte der PR sogar noch geringer sein. Als intensive Betriebsart des ST betrachten wir eine Betriebsart, bei der die Lichtbogenbrennzeit in der gleichen Größenordnung wie die Unterbrechungszeit liegt.

Selbstgebaute Stromwandler werden nach verschiedenen Schemata hergestellt: auf U-, PU- und W-förmigen Magnetkernen: toroidförmig, mit verschiedenen Kombinationen von Wicklungsanordnungen. Das Herstellungsschema des Stromwandlers und die Anzahl der Windungen zukünftiger Wicklungen werden hauptsächlich durch den verfügbaren Kern – den Magnetkreis – bestimmt. In Zukunft wird der Artikel reale Schemata hausgemachter STs und Materialien dafür betrachten. Nun legen wir fest, welche Wickel- und Isoliermaterialien für den zukünftigen ST benötigt werden.

Aufgrund der hohen Leistungen werden für die Stromwandlerwicklungen relativ dicke Drähte verwendet. Da während des Betriebs erhebliche Ströme entstehen, erwärmt sich jeder Stromwandler allmählich. Die Aufheizgeschwindigkeit hängt von einer Reihe von Faktoren ab, der wichtigste davon ist der Durchmesser bzw. die Querschnittsfläche der Wickeldrähte. Je dicker der Draht, desto besser leitet er den Strom, desto weniger erwärmt er sich und desto besser leitet er die Wärme ab. Das Hauptmerkmal ist die Stromdichte (A/mm2): Je höher die Stromdichte in den Drähten, desto stärker erfolgt die Erwärmung des Heizelements. Wickeldrähte können aus Kupfer oder Aluminium sein. Kupfer ermöglicht eine 1,5-fach höhere Stromdichte und erwärmt sich weniger: Es ist besser, die Primärwicklung mit Kupferdraht zu wickeln.

In Industriegeräten darf die Stromdichte für Kupferdraht 5 A/mm2 nicht überschreiten. Bei hausgemachten CT-Optionen können 10 A/mm2 für Kupfer als zufriedenstellendes Ergebnis angesehen werden. Mit zunehmender Stromdichte beschleunigt sich die Erwärmung des Transformators stark. Prinzipiell kann man für die Primärwicklung einen Draht verwenden, durch den ein Strom mit einer Dichte von bis zu 20 A/mm2 fließt, allerdings erwärmt sich der Stromwandler dann nach Verwendung von 60 x 2 Elektroden auf eine Temperatur von 3 °C. Wenn Sie der Meinung sind, dass Sie ein wenig langsam schweißen müssen und immer noch keine besseren Materialien haben, können Sie die Primärwicklung mit Draht und starker Überlastung umwickeln. Allerdings verringert sich dadurch natürlich zwangsläufig die Zuverlässigkeit des Geräts.

Ein weiteres wichtiges Merkmal des Drahtes ist neben dem Querschnitt die Art der Isolierung. Der Draht kann lackiert, in eine oder zwei Lagen Faden oder Stoff gewickelt werden, die wiederum mit Lack imprägniert werden. Die Zuverlässigkeit der Wicklung, ihre maximale Überhitzungstemperatur, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Isoliereigenschaften hängen stark von der Art der Isolierung ab (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1

Beachten. PEV, PEM – mit hochfestem Lack (Viniflex bzw. Metalvin) emaillierte Drähte, hergestellt mit dünnen (PEV-1, PEM-1) und verstärkten Isolierschichten (PEV-2, PEM-2); PEL – mit Öllack lackierter Draht; PELR-1, PELR-2 - mit hochfestem Polyamidlack emaillierte Drähte mit dünnen und verstärkten Isolationsschichten; PELBO, PEVLO – Drähte auf Basis von PEL- und PEV-Drähten mit jeweils einer Schicht aus Naturseide, Baumwollgarn oder Lavsan; PEVTL-1, PEVTL-2 – mit hochfestem Polyurethanlack emaillierter Draht, hitzebeständig, mit dünnen und verstärkten Isolationsschichten; PLD – mit zwei Schichten Lavsan isolierter Draht; PETV – mit hitzebeständigem, hochfestem Polyesterlack lackierter Draht; Drähte vom Typ PSD – mit Isolierung aus alkalifreier Glasfaser, in zwei Schichten aufgetragen mit Kleben und Imprägnieren mit hitzebeständigem Lack (in Markenbezeichnungen: T – verdünnte Isolierung, L – mit einer Oberflächenlackschicht, K – mit Kleben und Imprägnierung mit Silikonlack); PETKSOT – mit hitzebeständiger Emaille und Glasfaser isolierter Draht; PNET-Imid ist ein mit hochfestem Lack auf Polyamidbasis isolierter Draht. Die Isolationsdicke in der Tabelle ist die Differenz zwischen dem maximalen Drahtdurchmesser und dem Kupfer-Nenndurchmesser.

Die beste Isolierung besteht aus mit hitzebeständigem Lack imprägniertem Fiberglas, aber ein solcher Draht ist schwer zu bekommen und wenn Sie ihn kaufen, wird er nicht billig sein. Das am wenigsten wünschenswerte, aber erschwinglichste Material für hausgemachte Produkte sind gewöhnliche PEL- und PEV-Dtsi-Drähte. Solche Drähte kommen am häufigsten vor und können von den Spulen von Drosseln und Transformatoren gebrauchter Geräte entfernt werden. Beim sorgfältigen Entfernen alter Drähte aus den Spulenrahmen ist es notwendig, den Zustand ihrer Beschichtung zu überwachen und leicht beschädigte Stellen zusätzlich zu isolieren. Wenn die Drahtspulen zusätzlich mit Lack imprägniert wurden, verkleben ihre Windungen und beim Versuch, sie zu trennen, reißt die ausgehärtete Imprägnierung häufig die eigene Lackschicht des Drahtes ab und legt das Metall frei. In seltenen Fällen, wenn keine anderen Möglichkeiten bestehen, wickeln „Heimarbeiter“ die Primärwicklungen sogar mit einem Montagedraht in Vinylchlorid-Isolierung auf. Seine Nachteile: übermäßige Isolierung und schlechte Wärmeableitung.

Der Qualität der Verlegung der Primärwicklung des Stromwandlers sollte stets größte Aufmerksamkeit geschenkt werden. Die Primärwicklung enthält mehr Windungen als die Sekundärwicklung, ihre Wicklungsdichte ist höher und sie erwärmt sich stärker. Die Primärwicklung steht unter Hochspannung; kommt es zu einem Kurzschluss zwischen den Windungen oder bricht die Isolierung beispielsweise durch Feuchtigkeit zusammen, „brennt“ schnell die gesamte Spule durch. Eine Restaurierung ohne Demontage der gesamten Struktur ist in der Regel nicht möglich.

Die Sekundärwicklung des Stromwandlers ist mit einem ein- oder mehradrigen Draht gewickelt, dessen Querschnitt für die erforderliche Stromdichte sorgt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen. Zunächst können Sie einen monolithischen Draht mit einem Querschnitt von 10-24 mm2 aus Kupfer oder Aluminium verwenden.

Solche rechteckigen Drähte (allgemein als Sammelschiene bezeichnet) werden für industrielle Stromwandler verwendet. Bei den meisten selbstgebauten Konstruktionen muss der Wickeldraht jedoch viele Male durch die engen Fenster des Magnetkreises gezogen werden. Versuchen Sie sich vorzustellen, dass Sie dies etwa 60 Mal mit 16 mm2 massivem Kupferdraht tun würden. In diesem Fall ist es besser, Aluminiumdrähten den Vorzug zu geben: Sie sind viel weicher und billiger.

Die zweite Methode besteht darin, die Sekundärwicklung mit einer Litze mit geeignetem Querschnitt in gewöhnlicher Vinylchlorid-Isolierung zu wickeln. Es ist weich, leicht anzubringen und zuverlässig isolierend. Zwar nimmt die Kunststoffschicht überschüssigen Platz in den Fenstern ein und beeinträchtigt die Kühlung. Manchmal werden für diese Zwecke alte Litzen mit dicker Gummiisolierung verwendet, die in leistungsstarken Drehstromkabeln verwendet werden. Der Gummi lässt sich leicht entfernen und stattdessen den Draht mit einer Schicht dünnem Isoliermaterial umwickeln. Die dritte Methode besteht darin, eine Sekundärwicklung aus mehreren einadrigen Drähten herzustellen, die ungefähr denen entsprechen, die zum Wickeln der Primärwicklung verwendet werden. Dazu werden 2-5 Adern D1,62,5 mm sorgfältig mit Klebeband zusammengebunden und als eine Litze verwendet. Dieser Bus aus mehreren Drähten nimmt ein geringes Volumen ein und ist ausreichend flexibel, was eine einfache Installation ermöglicht.

Wenn der erforderliche Draht schwer zu beschaffen ist, kann die Sekundärwicklung aus dünnen, am häufigsten verwendeten PEV- und PEL-Drähten mit einem Durchmesser von 0,5 bis 0,8 mm hergestellt werden. Dies dauert jedoch ein oder zwei Stunden. Zuerst müssen Sie eine ebene Fläche auswählen, auf der Sie zwei Stifte oder Haken mit einem Abstand zwischen ihnen, der der Länge des Sekundärwicklungsdrahts von 2030 m entspricht, fest anbringen. Dann spannen Sie mehrere Dutzend dünne Drahtstränge dazwischen, ohne sich zu verbiegen Holen Sie sich ein längliches Bündel. Trennen Sie anschließend eines der Enden des Balkens von der Halterung und klemmen Sie es in das Bohrfutter einer Elektro- oder Handbohrmaschine. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist das gesamte Bündel leicht gespannt und verdreht sich zu einem einzigen Draht. Nach dem Verdrillen verringert sich die Länge des Drahtes geringfügig. An den Enden der resultierenden Litze müssen Sie den Lack vorsichtig einbrennen, die Enden jedes Drahtes separat reinigen und dann alles fest miteinander verlöten. Schließlich empfiehlt es sich, den Draht zu isolieren, indem man ihn über die gesamte Länge beispielsweise mit Klebeband umwickelt.

Zum Verlegen der Wicklungen, zum Befestigen des Drahtes, zur Isolierung zwischen den Reihen, zum Isolieren und Befestigen des Magnetkreises benötigen Sie ein dünnes, starkes und hitzebeständiges Isoliermaterial. Zukünftig wird sich zeigen, dass bei vielen CT-Designs das Volumen der Magnetkreisfenster, in die mehrere Wicklungen mit dicken Drähten eingelegt werden müssen, stark begrenzt ist. Daher ist in diesem „lebenswichtigen“ Raum des Magnetkreises jeder Millimeter wertvoll. Bei kleinen Kerngrößen sollten Dämmstoffe möglichst wenig Volumen einnehmen, d. h. möglichst dünn und elastisch sein. Das gängige PVC-Isolierband ISO 1,6-2,4 mm in Einfachlack kann sofort von der Verwendung auf Heizflächen der Heizungsanlage ausgeschlossen werden. Schon bei leichter Überhitzung wird es weich und breitet sich nach und nach aus oder wird von Drähten durchgedrückt, bei starker Überhitzung schmilzt und schäumt es. Zur Isolierung und zum Verband können Sie Haltebänder aus Fluorkunststoff, Glas und lackiertem Stoff sowie normales Klebeband zwischen den Reihen verwenden.

Klebeband kann als eines der bequemsten Isoliermaterialien angesehen werden. Schließlich ist es aufgrund seiner Klebefläche, seiner geringen Dicke und seiner Elastizität recht hitzebeständig und stark. Darüber hinaus werden Klebebänder mittlerweile fast überall auf Rollen unterschiedlicher Breite und Durchmesser verkauft. Spulen mit kleinem Durchmesser eignen sich ideal zum Ziehen kompakter Magnetkerne durch enge Fenster. Zwei oder drei Lagen Klebeband zwischen den Drahtreihen erhöhen das Volumen der Spulen praktisch nicht.

Und schließlich ist das wichtigste Element eines jeden ST der Magnetkreis. In der Regel werden für selbstgemachte Produkte Magnetkerne alter Elektrogeräte verwendet, die bisher nichts mit ST zu tun hatten, zum Beispiel Großtransformatoren, Spartransformatoren (LATRs), Elektromotoren. Der wichtigste Parameter des Magnetkreises ist seine Querschnittsfläche (S), durch die der Magnetfeldfluss zirkuliert.

Zur Herstellung von CT eignen sich Magnetkerne mit einer Querschnittsfläche von 25-60 cm2 (meist 30-50 cm2). Je größer der Querschnitt, desto größer ist der Fluss, den der Magnetkreis übertragen kann, desto größer ist die Leistungsreserve des Transformators und desto weniger Windungen enthalten seine Wicklungen. Obwohl die optimale Querschnittsfläche des Magnetkreises bei einem ST mittlerer Leistung mit den besten Eigenschaften 30 cm2 beträgt.

Es gibt Standardmethoden zur Berechnung der Parameter des Magnetkerns und der Wicklungen für industriell gefertigte Stromwandlerkreise. Für selbstgemachte Produkte sind diese Methoden jedoch praktisch nicht geeignet. Tatsache ist, dass die Berechnung nach der Standardmethodik für eine bestimmte Leistung des ST und nur in einer einzigen Option durchgeführt wird. Dafür werden der optimale Wert des Querschnitts des Magnetkreises und die Windungszahl separat berechnet. Tatsächlich kann die Querschnittsfläche des Magnetkreises bei gleicher Leistung in sehr weiten Grenzen liegen.

In den Standardformeln gibt es keinen Zusammenhang zwischen einem beliebigen Abschnitt und Kurven. Für hausgemachte CTs werden normalerweise beliebige Magnetkerne verwendet, und es ist klar, dass es fast unmöglich ist, einen Kern mit „idealen“ Parametern von Standardmethoden zu finden. In der Praxis ist es erforderlich, die Wicklungswindungen passend zum vorhandenen Magnetkreis auszuwählen und so die erforderliche Leistung einzustellen.

Die Leistung des Stromwandlers hängt von einer Reihe von Parametern ab, die unter normalen Bedingungen nicht vollständig berücksichtigt werden können. Die wichtigsten davon sind jedoch die Windungszahl der Primärwicklung und die Querschnittsfläche des Magnetkreises. Das Verhältnis zwischen der Fläche und der Anzahl der Windungen bestimmt die Betriebsleistung des ST. Um den CT zu berechnen, der für D3-4-mm-Elektroden vorgesehen ist und in einem einphasigen Netzwerk mit einer Spannung von 220-230 V betrieben wird, schlage ich vor, die folgende Näherungsformel zu verwenden, die ich auf der Grundlage praktischer Daten erhalten habe. Anzahl der Windungen N=9500/S (cm2). Gleichzeitig kann bei ST mit großer Magnetkernfläche (mehr als 50 cm2) und relativ hohem Wirkungsgrad empfohlen werden, die nach der Formel berechnete Windungszahl um 10-20 % zu erhöhen.

Bei CTs, die auf Kernen mit kleiner Fläche (weniger als 30 cm) hergestellt werden, kann es dagegen erforderlich sein, die Anzahl der Designwindungen um 1020–190 % zu reduzieren. Darüber hinaus wird die Nutzleistung des Stromwandlers von einer Reihe von Faktoren bestimmt: Wirkungsgrad, Spannung der Sekundärwicklung, Versorgungsspannung im Netzwerk... (Die Praxis zeigt, dass die Netzwerkspannung je nach Region und Zeit variieren kann schwanken zwischen 250-XNUMX V).

Auch der Widerstand der Stromleitung ist wichtig. Da es nur wenige Ohm umfasst, hat es praktisch keinen Einfluss auf die Messwerte des Voltmeters, das einen hohen Widerstand aufweist, aber die Leistung des Stromwandlers stark dämpfen kann. Der Einfluss des Leitungswiderstands kann sich besonders an Orten abseits von Umspannwerken bemerkbar machen (z. B. Datschen, Garagengenossenschaften, in ländlichen Gebieten, wo Leitungen mit dünnen Drähten mit vielen Anschlüssen verlegt werden). Daher ist es zunächst kaum möglich, den Ausgangsstrom des Stromwandlers für verschiedene Bedingungen genau zu berechnen – dies kann nur annähernd erfolgen. Beim Wickeln der Primärwicklung ist es besser, den letzten Teil mit 2-3 Anzapfungen alle 20-40 Windungen herzustellen. So können Sie die Leistung anpassen, indem Sie die für Sie beste Option wählen oder sich an die Netzspannung anpassen. Um höhere Leistungen aus dem Stromwandler zu erhalten, beispielsweise um eine D4-mm-Elektrode mit Strömen von mehr als 150 A zu betreiben, ist es notwendig, die Windungszahl der Primärwicklung weiter um 20–30 % zu reduzieren.

Es ist jedoch zu beachten, dass mit zunehmender Leistung auch die Stromdichte im Draht und damit die Erwärmungsintensität der Wicklungen zunimmt. Der Ausgangsstrom des Stromwandlers kann auch leicht erhöht werden, indem die Windungszahl der Sekundärwicklung erhöht wird, sodass die Ausgangsspannung kalt ist. von den geschätzten 50 V auf höhere Werte (70-80 V) angestiegen.

Nachdem Sie die Primärwicklung an das Netzwerk angeschlossen haben, müssen Sie den Kaltstrom messen. Dieser sollte nicht groß sein (0,1–2 A). (Wenn der Stromwandler an das Netzwerk angeschlossen ist, tritt ein kurzfristiger, aber starker Stromstoß auf). Im Allgemeinen in Bezug auf den aktuellen x.x. Es ist unmöglich, die Ausgangsleistung eines Stromwandlers zu beurteilen: Sie kann selbst bei gleichen Transformatortypen unterschiedlich sein. Nach Untersuchung der aktuellen Abhängigkeitskurve x.x. Anhand der CT-Versorgungsspannung kann man die Eigenschaften des Transformators besser beurteilen.

Ris.1

Dazu muss die Primärwicklung des Stromwandlers über LATR angeschlossen werden, wodurch die Spannung an ihr stufenlos von 0 auf 250 V geändert werden kann. Die Strom-Spannungs-Kennlinien des Stromwandlers im Leerlaufmodus mit unterschiedlicher Anzahl von Windungen der Primärwicklung sind in Abb. 1 dargestellt, wobei 1 – die Wicklung enthält kleine Windungen; 2 – ST arbeitet mit maximaler Leistung; 3, 4 - mäßige Leistung ST. Zunächst steigt die Stromkurve sanft, fast linear auf einen kleinen Wert an, dann nimmt die Anstiegsgeschwindigkeit zu – die Kurve verläuft sanft nach oben, gefolgt von einem schnellen Anstieg des Stroms. Wenn der Strom bis zum Betriebsspannungspunkt von 240 V (Kurve 1) gegen Unendlich tendiert, bedeutet dies, dass die Primärwicklung nur wenige Windungen enthält und aufgewickelt werden muss (es ist zu berücksichtigen, dass der ST eingeschaltet ist). verbraucht bei gleicher Spannung ohne LATR einen Strom von ca. 30 % mehr). Liegt der Betriebsspannungspunkt am Kurvenknick, dann erbringt der Stromwandler seine maximale Leistung (Kurve 2, Schweißstrom in der Größenordnung von 200 A). Die Kurven 3 und 4 entsprechen dem Fall, wenn der Transformator über eine Stromquelle und einen unbedeutenden Strom verfügt: Die meisten hausgemachten Produkte konzentrieren sich auf diesen Fall. Wirklich aktuell x.x. sind je nach CT-Typ unterschiedlich: Die meisten liegen im Bereich von 100–500 mA. Ich empfehle nicht, das aktuelle x.x zu installieren. mehr als 2 A.

Nachdem wir uns mit den allgemeinen Fragen der Herstellung selbstgebauter Schweißtransformatoren vertraut gemacht haben, können wir mit einer detaillierten Betrachtung tatsächlich vorhandener CT-Designs, der Merkmale ihrer Herstellung und der Materialien für sie fortfahren. Fast alle davon habe ich selbst zusammengebaut oder war direkt an der Produktion beteiligt.

Schweißtransformator an einem Magnetkreis von LATRs

Ein gängiges Material für die Herstellung selbstgebauter Schweißtransformatoren (WT) sind seit langem verbrannte LATRs (Labor-Spartransformatoren). Diejenigen, die sich damit befasst haben, wissen genau, was es ist. In der Regel haben alle LATRs ungefähr das gleiche Aussehen: ein gut belüftetes rundes Blechgehäuse mit einer Frontabdeckung aus Zinn oder Ebonit mit einer Skala von 0 bis 250 V und einem drehbaren Griff. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Ringkerntransformator, der auf einem Magnetkern mit großem Querschnitt basiert. Es ist dieser Magnetkern, der von LATR für die Herstellung eines neuen ST benötigt wird. Normalerweise werden zwei identische Magnetkernringe von großen LATRs benötigt.

LATRs wurden in verschiedenen Ausführungen mit einem maximalen Strom von 2 bis 10 A hergestellt. Für die Produktion sind nur solche STs geeignet, deren Abmessungen der Magnetkerne die Verlegung der erforderlichen Windungszahlen ermöglichen. Am gebräuchlichsten dürfte unter ihnen der Spartransformator LATR 1M sein, der je nach Wickeldraht für einen Strom von 6,7-9 A ausgelegt ist, wobei sich dadurch die Abmessungen des Spartransformators selbst nicht ändern. Der Magnetkern LATR 1M hat folgende Abmessungen: Außendurchmesser D=127 mm; Innendurchmesser d=70 mm; Ringhöhe h=95 mm; Querschnitt S=27 cm2 und Masse ca. 6 kg. Aus zwei Ringen von LATR 1M können Sie einen guten ST machen, allerdings können Sie aufgrund des geringen Innenvolumens des Fensters keine zu dicken Drähte verwenden und müssen jeden Millimeter Fensterraum einsparen.

Es gibt LATRs mit größeren magnetischen Leiterringen, zum Beispiel RNO-250-2 und andere. Sie eignen sich besser für die CT-Anfertigung, kommen aber seltener vor. Bei anderen Spartransformatoren mit ähnlichen Parametern wie LATR 1M, zum Beispiel AOSN-8-220, hat der Magnetkern einen größeren Außendurchmesser des Rings, aber eine kleinere Höhe und einen kleineren Fensterdurchmesser d = 65 mm. In diesem Fall muss der Fensterdurchmesser auf 70 mm erweitert werden. Der Magnetkreisring besteht aus übereinander gewickelten Eisenbandstücken, die an den Rändern durch Punktschweißen befestigt sind.

Um den Innendurchmesser des Fensters zu vergrößern, sollten Sie das Ende des Bandes von der Innenseite lösen und die erforderliche Menge abwickeln. Aber versuchen Sie nicht, in einem Zug zurückzuspulen. Es ist besser, eine Umdrehung nach der anderen abzuwickeln und jedes Mal den Überschuss abzuschneiden. Manchmal werden die Fenster größerer LATRs auf diese Weise erweitert, obwohl dadurch zwangsläufig die Fläche des Magnetkreises verringert wird.

Zu Beginn der CT-Herstellung ist es notwendig, beide Ringe zu isolieren. Achten Sie besonders auf die Ecken der Ringkanten – sie sind scharf und können leicht die aufgebrachte Isolierung durchschneiden und dann den Wickeldraht kurzschließen. Es ist besser, an den Ecken der Länge nach ein starkes und elastisches Klebeband anzubringen, zum Beispiel ein dickes Klebeband oder einen der Länge nach geschnittenen Batistschlauch. Oben sind die Ringe (jeder einzeln) mit einer dünnen Schicht Stoffisolierung umwickelt.

Anschließend werden die isolierten Ringe miteinander verbunden (Abb. 2). Die Ringe werden mit starkem Klebeband fest angezogen und an den Seiten mit Holzstiften befestigt und anschließend mit Isolierband festgebunden; fertig ist der magnetische Kernkreis für den ST.

Der nächste Schritt ist der wichtigste – das Verlegen der Primärwicklung. Die Wicklungen dieses Stromwandlers sind nach dem Schema gewickelt (Abb. 3) – die Primärwicklung befindet sich in der Mitte, zwei Abschnitte der Sekundärwicklung befinden sich an den Seitenarmen. „Spezialisten“, die diesen Transformatortyp kennen, nennen ihn in einem eigentümlichen Jargon oft „Ushastik“, weil die runden „Cheburashka-Ohren“ in verschiedene Richtungen der Abschnitte der Sekundärwicklung hervorstehen.

Für die Primärwicklung sind etwa 70-80 m Draht erforderlich, der bei jeder Windung durch beide Fenster des Magnetkreises gezogen werden muss. In diesem Fall führt kein Weg an einem einfachen Gerät vorbei (Abb. 4). Zunächst wird der Draht auf eine Holzspule gewickelt und in dieser Form problemlos durch die Fenster der Ringe gezogen. Der Wickeldraht kann aus Stücken bestehen (sogar zehn Meter lang), wenn man nur eines bekommt. In diesem Fall wird es in Teilen gewickelt und die Enden werden miteinander verbunden. Dazu werden die verzinnten Enden mit mehreren Windungen eines dünnen Kupferdrahtes ohne Isolierung verbunden (ohne Verdrillung) und befestigt, anschließend verlötet und isoliert. Diese Verbindung reißt den Draht nicht und nimmt kein großes Volumen ein.

Der Durchmesser des Primärwicklungsdrahtes beträgt 1,6–2,2 mm. Bei Magnetkernen aus Ringen mit einem Fensterdurchmesser von 70 mm können Sie einen Draht mit einem Durchmesser von maximal 2 mm verwenden, da sonst nur wenig Platz für die Sekundärwicklung bleibt. Die Primärwicklung enthält bei normaler Netzspannung in der Regel 180-200 Windungen.

Angenommen, Sie haben einen zusammengebauten Magnetkreis vor sich, der Draht ist vorbereitet und auf eine Spule gewickelt. Beginnen wir mit dem Wickeln. Wie immer legen wir ein Cambric auf das Ende des Drahtes und befestigen es mit Isolierband am Anfang der ersten Schicht. Die Oberfläche des Magnetkreises hat eine abgerundete Form, sodass die ersten Schichten weniger Windungen enthalten als die folgenden – um die Oberfläche zu nivellieren (Abb. 5).

Der Draht sollte Windung an Windung verlegt werden, auf keinen Fall darf der Draht den Draht überlappen. Die Drahtlagen müssen voneinander isoliert sein. (Im Betrieb schwingt der Stromwandler stark. Liegen lackisolierte Drähte ohne Zwischenisolierung übereinander, kann es durch Vibration und Reibung aneinander zur Zerstörung der Lackschicht und zum Kurzschluss kommen.) Um Platz zu sparen, sollte die Wicklung möglichst kompakt verlegt werden. Bei einem Magnetkreis aus kleinen Ringen sollte die Zwischenisolation dünner verwendet werden.

Für diese Zwecke eignen sich kleine Klebebandrollen gut, sie passen problemlos in gefüllte Fenster und das Klebeband selbst nimmt keinen übermäßigen Platz ein. Versuchen Sie nicht, die Primärwicklung schnell und in einem Zug aufzuziehen. Dieser Vorgang ist langsam und nach dem Verlegen der harten Drähte beginnen Ihre Finger zu schmerzen. Besser ist es, dies in 2-3 Ansätzen zu tun – schließlich ist Qualität wichtiger als Geschwindigkeit.

Sobald die Primärwicklung fertig ist, ist die meiste Arbeit erledigt. Kommen wir zur Sekundärwicklung. Bestimmen wir die Windungszahl der Sekundärwicklung für eine gegebene Spannung. Verbinden wir zunächst die vorgefertigte Primärwicklung mit dem Netzwerk. Aktuelle x.x. Diese Version des Stromwandlers ist klein – nur 70-150 mA, das Brummen des Transformators sollte kaum hörbar sein. Wickeln Sie 10 Windungen eines beliebigen Drahtes auf einen der Seitenarme und messen Sie die Ausgangsspannung daran.

Jeder der Seitenarme ist für die Hälfte des am Mittelarm erzeugten Magnetflusses verantwortlich, sodass hier jede Windung der Sekundärwicklung 0,6 bis 0,7 V ausmacht. Berechnen Sie anhand des erhaltenen Ergebnisses die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung und konzentrieren Sie sich darauf bei einer Spannung von 50 V (ca. 75 Windungen).

Die Wahl des Sekundärwicklungsmaterials wird durch den verbleibenden Platz der Magnetkreisfenster begrenzt. Darüber hinaus muss jede Windung eines dicken Drahtes über die gesamte Länge in ein schmales Fenster gezogen werden, und hier hilft leider keine noch so große „Automatisierung“. Ich habe Transformatoren gesehen, die auf LATR 1M-Ringen hergestellt wurden, in die Handwerker mit einem Hammer und ihrer eigenen Geduld einen dicken monolithischen Kupferdraht mit einem Querschnitt von zwanzig Quadratmetern drückten.

Eine andere Sache ist, dass Sie, wenn Sie neu in diesem Geschäft sind, das Schicksal nicht herausfordern sollten, indem Sie das Abwickeln von massivem Kupfer genauso schwierig machen wie das Aufwickeln. Einfacher lässt es sich mit Aluminiumdraht mit einem Querschnitt von 16-20 mm2 wickeln. Am einfachsten ist es, es mit einer gewöhnlichen 10-mm2-Litze mit synthetischer Isolierung zu wickeln – es ist weich, flexibel, gut isoliert, erwärmt sich aber im Betrieb. Sie können wie oben beschrieben eine Sekundärwicklung aus mehreren Kupferdrahtlitzen herstellen. Wickeln Sie die Hälfte der Windungen auf einen Arm, die andere Hälfte auf den anderen (Abb. 3). Sollten keine ausreichend langen Drähte vorhanden sein, können Sie diese auch in Stücken anschließen – kein Problem. Nachdem Sie die Wicklungen auf beide Arme gewickelt haben, müssen Sie die Spannung an jedem von ihnen messen. Sie kann um 2-3 V abweichen. Die etwas unterschiedlichen Eigenschaften der Magnetkerne verschiedener LATRs wirken sich darauf aus, was die Eigenschaften von nicht besonders beeinflusst der ST. Dann werden die Wicklungen an den Armen in Reihe geschaltet, es muss jedoch darauf geachtet werden, dass sie nicht gegenphasig sind, da sonst die Ausgangsspannung nahe 0 liegt. Bei einer Netzspannung von 220-230 V sollte sich der Stromwandler dieser Bauart entwickeln ein Strom im Lichtbogenbetrieb von 100-130 A, im Kurzschluss beträgt der Sekundärkreisstrom bis zu 180 A.

Es kann sich herausstellen, dass nicht alle berechneten Windungen der Sekundärwicklung in die Fenster passen und die Ausgangsspannung niedriger als erforderlich ausfiel. Der Betriebsstrom wird leicht sinken. In größerem Maße sinkt die Kaltspannung. beeinflusst den Lichtbogenzündvorgang. Der Lichtbogen zündet problemlos bei einer Leerlaufspannung von etwa 50 V und höher, obwohl der Lichtbogen auch bei niedrigeren Spannungen problemlos gezündet werden kann. Ich hatte die Gelegenheit, mit ST mit x.x-Ausgabe zu arbeiten. 37 V AC, und die Qualität war durchaus zufriedenstellend. Wenn der hergestellte Stromwandler also eine Ausgangsspannung von 40 V hat, kann er für den Betrieb verwendet werden. Eine andere Sache ist es, wenn Sie auf Elektroden stoßen, die für hohe Spannungen ausgelegt sind – einige Elektrodenmarken arbeiten mit 70–80 V.

Bei Ringen aus LATRs ist es auch möglich, ST nach einem toroidalen Schema herzustellen (Abb. 6). Hierfür benötigen Sie ebenfalls zwei Ringe, am besten von großen LATRs. Die Ringe werden verbunden und isoliert: Man erhält einen ringförmigen Magnetkern mit großer Fläche. Die Primärwicklung enthält die gleiche Anzahl an Windungen, ist jedoch über die gesamte Ringlänge und in der Regel zweilagig gewickelt. Das Problem des fehlenden Innenraums im Magnetkreisfenster eines solchen ST-Kreises ist noch akuter als bei der vorherigen Konstruktion. Daher ist es notwendig, mit möglichst dünnen Schichten und Materialien zu dämmen. Sie können keine dicken Wickeldrähte verwenden (empfohlen für die Primärwicklung D1,8 mm). In einigen Installationen werden besonders große LATRs verwendet; nur auf einem Ring dieses Typs kann ein Ringkernstromwandler hergestellt werden.

Der vorteilhafte Unterschied zwischen der Ringkern-CT-Schaltung ist ihr relativ hoher Wirkungsgrad. Jede Windung der Sekundärwicklung erzeugt mehr als 1 V Spannung, daher hat die „Sekundärwicklung“ weniger Windungen und die Ausgangsleistung ist höher als in der vorherigen Schaltung. Allerdings ist die Windungslänge eines Ringkernmagnetkreises länger und es ist unwahrscheinlich, dass hier Kabel eingespart werden kann. Zu den Nachteilen dieses Schemas gehören die Komplexität des Wickelns, das begrenzte Volumen des Fensters, die Unmöglichkeit, Drähte mit großem Querschnitt zu verwenden, sowie die hohe Heizintensität. Waren in der Vorgängerversion alle Wicklungen getrennt angeordnet und hatten zumindest teilweise Luftkontakt, liegt nun die Primärwicklung vollständig unter der Sekundärwicklung und ihre Erwärmung verstärkt sich gegenseitig.

Es ist schwierig, starre Drähte für die Sekundärwicklung zu verwenden. Es ist einfacher, es mit weichem Litzen- oder mehradrigem Draht zu wickeln. Wenn Sie alle Drähte richtig auswählen und sorgfältig verlegen, passt die erforderliche Windungszahl der Sekundärwicklung in den Raum des Magnetkreisfensters und am CT-Ausgang wird die erforderliche Spannung erhalten. Die Lichtbogenbrenncharakteristik des Ringkern-Stromwandlers kann als besser angesehen werden als die des vorherigen Transformators.

Manchmal besteht ein toroidaler ST aus mehreren LATR-Ringen, die jedoch nicht übereinander gelegt werden, sondern die Eisenstreifen des Bandes von einem zum anderen umgespult werden. Dazu werden zunächst die inneren Windungen der Streifen aus einem Ring ausgewählt, um das Fenster zu erweitern. Die Ringe anderer LATRs werden vollständig in Klebebandstreifen entwirrt, die dann so eng wie möglich um den Außendurchmesser des ersten Rings gewickelt werden. Anschließend wird der zusammengesetzte Einzelmagnetkreis mit Isolierband sehr fest umwickelt. Dadurch entsteht ein ringförmiger Magnetkern mit einem voluminöseren Innenraum als alle bisherigen. Dies kann einen Draht mit großem Querschnitt aufnehmen und ist viel einfacher durchzuführen. Die erforderliche Windungszahl wird anhand der Querschnittsfläche des montierten Rings berechnet. Zu den Nachteilen dieser Konstruktion gehört die Komplexität der Herstellung des Magnetkreises. Darüber hinaus wird es Ihnen trotz aller Bemühungen immer noch nicht gelingen, die Eisenstreifen manuell so fest umeinander zu wickeln wie zuvor. Dadurch erweist sich der Magnetkreis als schwach. Wenn der ST in Betrieb ist, vibriert das Eisen darin stark und erzeugt ein kräftiges Summen.

Manchmal brennen die „nativen“ Wicklungen von LATRs nur an einer Kante des Ableitungspfads durch oder bleiben überhaupt unversehrt. Dann besteht die Versuchung, sich den Mehraufwand zu sparen und eine fertige, perfekt verlegte Primärwicklung aus einem Ring zu verwenden. Die Praxis zeigt, dass diese Idee grundsätzlich realisierbar ist, der Nutzen eines solchen Unterfangens jedoch minimal sein wird. Die LATR 1M-Wicklung besteht aus 265 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 1 mm. Wenn Sie die Sekundärseite direkt darauf wickeln, entwickelt der Transformator zu viel Leistung, erhitzt sich schnell und fällt aus. Tatsächlich kann die „native“ Wicklung des LATR tatsächlich mit geringer Leistung betrieben werden – nur für D2-mm-Elektroden, die einen Strom von 50–60 A benötigen. Dann sollte ein Strom von etwa 15 A durch die Primärwicklung fließen Der Transformator.

Für eine solche Leistung sollte die Primärwicklung eines ST aus einem LATR etwa 400 Windungen enthalten. Sie können aufgewickelt werden, indem zunächst die Leiterbahn lackiert und die ursprüngliche Wicklung des LATR isoliert wird. Sie können es auch anders machen: Wickeln Sie die Windungen nicht zurück, sondern löschen Sie den Strom mit einem Ballastwiderstand, der an den Stromkreis der Primär- oder Sekundärwicklung angeschlossen ist. Als aktiven Widerstand können Sie eine Batterie aus parallel geschalteten leistungsstarken Drahtwiderständen, zum Beispiel PEV50...100, mit einem Gesamtwiderstand von 10-12 Ohm verwenden, die an den Primärwicklungskreis angeschlossen sind. Im Betrieb werden Widerstände sehr heiß; um dies zu vermeiden, können sie durch eine Drossel (Reaktanz) ersetzt werden. Wickeln Sie den Induktor mit einer Windungszahl von 100-200 auf den Rahmen eines 200-100-Watt-Transformators. Allerdings hat der Stromwandler eine deutlich bessere Leistung, wenn am Ausgang der Sekundärwicklung ein Ballastwiderstand (Hundertstel Ohm) angeschlossen ist. Verwenden Sie dazu ein spiralförmig gewickeltes Stück dicken, hochohmigen Draht, dessen Länge experimentell gewählt werden sollte.

Einige Geräte verwendeten besonders große LATRs; nur auf einen Ring dieses Typs kann ein vollwertiger ST gewickelt werden. Bei den oben beschriebenen Konstruktionen war es notwendig, zwei Ringe zu verwenden: Dies geschah nicht so sehr, weil die Fläche des Magnetkreises vergrößert werden musste, sondern um die Anzahl der Windungen zu verringern, da sie sonst einfach nicht hineinpassten schmale Fenster. Im Prinzip reichen für einen ST eine Querschnittsfläche und ein Ring: Er hätte noch bessere Eigenschaften, da die magnetische Flussdichte näher am Optimum wäre. Das Problem besteht jedoch darin, dass kleinere Magnetkerne zwangsläufig mehr Windungen erfordern, wodurch das Volumen der Spulen zunimmt und mehr Fensterraum benötigt wird.

Schweißtransformator an einem Magnetkreis vom Stator eines Elektromotors

Kommen wir von LATRs zur nächsten gemeinsamen Quelle für den Erhalt guter Magnetkerne für ST. Ringkern-Stromwandler werden oft auf magnetisches Führungsmaterial gewickelt, das aus einem ausgefallenen großen asynchronen Dreiphasen-Elektromotor stammt, was in der Industrie am häufigsten vorkommt. Für die Herstellung von ST eignen sich Motoren mit einer Leistung von knapp 4 kV•A und mehr.

Der Elektromotor besteht aus einem auf einer Welle rotierenden Rotor und einem feststehenden, in ein metallisches Motorgehäuse eingepressten Stator, die durch zwei durch Stifte zusammengehaltene Seitendeckel verbunden sind. Von Interesse ist nur der Stator. Der Stator besteht aus einem Satz Eisenplatten – einem runden Magnetkreis mit darauf installierten Wicklungen. Die Form des Statormagnetkreises ist nicht ganz kreisförmig; er weist im Inneren Längsnuten auf, in denen die Motorwicklungen untergebracht sind.

Motoren verschiedener Marken, auch gleicher Leistung, können Statoren mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen haben. Für die Herstellung von STs eignen sich solche mit größerem Körperdurchmesser und entsprechend kürzerer Länge besser.

Der wichtigste Teil des Stators ist der Magnetring. Der Magnetkern ist in ein Motorgehäuse aus Gusseisen oder Aluminium eingepresst. Zu entfernende Drähte liegen dicht in den Nuten des Magnetkreises.

Dies geschieht am besten, wenn der Stator noch im Gehäuse eingepresst ist. Dazu werden auf einer Seite des Stators alle Wicklungsausgänge mit einem scharfen Meißel bis zum Ende abgeschnitten. Der Draht sollte auf der gegenüberliegenden Seite nicht durchtrennt werden – dort bilden die Windungen so etwas wie Schlaufen, durch die man die restlichen Drähte herausziehen kann. Hebeln Sie mit einem Brecheisen oder einem starken Schraubendreher die Biegungen der Drahtschlaufen auf und ziehen Sie mehrere Drähte gleichzeitig heraus. Das Ende des Motorgehäuses dient als Anschlag, wodurch ein Hebel entsteht. Die Drähte kommen leichter heraus, wenn man sie vorher verbrennt.

Sie können es mit einer Lötlampe verbrennen und dabei den Strahl streng entlang der Rille richten. Es muss darauf geachtet werden, dass das Statoreisen nicht überhitzt wird, da es sonst seine elektrischen Eigenschaften verliert. Der Metallkörper kann dann leicht zerstört werden – ein paar Schläge mit einem guten Hammer und er wird brechen – Hauptsache, man übertreibt es nicht.

Beim Abnehmen des Gehäuses ist sofort auf die Art der Befestigung des Magnetplattensatzes zu achten. Die Platten können beispielsweise durch Schweißen zu einem Paket zusammengefügt werden oder einfach in ein Gehäuse eingelegt und am Ende mit einer Sicherungsscheibe festgeklemmt werden. Im letzteren Fall zerfällt der gelöste Magnetkreis beim Entfernen der Wicklungen und Zerstörung des Gehäuses in Platten. Um dies zu verhindern, muss das Plattenpaket bereits vor der vollständigen Zerstörung des Gehäuses miteinander verbunden werden. Sie können mit Stiften durch die Nuten zusammengezogen oder mit Längsnähten verschweißt werden, allerdings nur auf einer Seite – der Außenseite, wobei letzteres weniger wünschenswert ist, da die parasitären Foucault-Ströme zunehmen.

Wenn der Magnetkreisring des Motors befestigt und von den Wicklungen und dem Gehäuse getrennt ist, ist er wie gewohnt dicht isoliert. Manchmal hört man, dass die verbleibenden Nuten der Wicklungen mit Eisen gefüllt werden müssen, angeblich um die Fläche des Magnetkreises zu vergrößern. Dies darf auf keinen Fall erfolgen, da sich sonst die Eigenschaften des Transformators stark verschlechtern, er beginnt, einen zu hohen Strom zu verbrauchen und sein Magnetkreis auch im Leerlauf sehr heiß wird.

Der Statorring hat beeindruckende Abmessungen: Der Innendurchmesser beträgt etwa 150 mm, sodass Sie einen Draht mit großem Querschnitt verlegen können, ohne sich Gedanken über den Platz machen zu müssen.

Die Querschnittsfläche des Magnetkreises ändert sich aufgrund der Rillen periodisch über die Länge des Rings: Innerhalb der Rille ist ihr Wert viel kleiner. Auf diesen kleineren Wert sollte man sich bei der Berechnung der Windungszahl der Primärwicklung konzentrieren (Abb. 7).

Als Beispiel nenne ich die Parameter eines realen ST, der aus einem Elektromotorstator besteht. Hierzu wurde ein Asynchronmotor mit einer Leistung von 4,18 kV•A mit einem Innendurchmesser des Magnetkreisrings von 150 mm, einem Außendurchmesser von 240 mm und einer Höhe des Magnetkreisrings von 122 mm verwendet. Die effektive Querschnittsfläche des Magnetkreises beträgt 29 cm2. Der Satz Magnetkreisplatten war zunächst nicht befestigt und musste daher mit acht Längsnähten entlang der Außenseite des Rings verschweißt werden. Die Schweißnähte hatten, wie von uns befürchtet, keine klar zum Ausdruck gebrachten negativen Folgen im Zusammenhang mit Foucault-Strömungen. Die Primärwicklung des Ringkernstromwandlers besteht aus 315 Windungen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2,2 mm, die Sekundärwicklung ist für eine Spannung von 50 V ausgelegt. Die Primärwicklung ist in mehr als zwei Lagen gewickelt, die Sekundärwicklung ist zu 3/4 ausgelegt die Länge des Rings. ST entwickelt im Lichtbogenmodus einen Strom von ca. 180-200 A bei einer Versorgungsspannung von 230 V.

Beim Wickeln der Sekundärwicklung eines Ringkern-Stromwandlers empfiehlt es sich, diese so zu verlegen, dass sie den letzten Teil der Primärwicklung nicht überlappt, damit die Primärwicklung bei der endgültigen Einstellung des Stromwandlers immer auf- oder abgewickelt werden kann.

Ein solcher Transformator kann auch mit voneinander beabstandeten Wicklungen auf verschiedenen Armen gewickelt werden (Abb. 8). In diesem Fall haben Sie immer Zugriff auf jeden einzelnen davon.

Schweißtransformator von Fernsehtransformatoren

Alle oben beschriebenen Schweißtransformatorkonstruktionen haben gemeinsame Nachteile: die Notwendigkeit, den Draht aufzuwickeln, wobei die Windungen jedes Mal durch das Fenster gezogen werden müssen, sowie ein Mangel an Magnetkernmaterial – schließlich kann nicht jeder Ringe von LATR oder einem geeigneten bekommen Stator von einem Elektromotor. Deshalb habe ich einen CT nach eigenem Entwurf entwickelt und hergestellt, der keine knappen Materialien erfordert. Es weist diese Nachteile nicht auf und lässt sich leicht zu Hause umsetzen. Das Ausgangsmaterial für dieses Design ist ein sehr verbreitetes Material – Teile von Fernsehtransformatoren.

Alte heimische Farbfernseher verwendeten große, schwere Netzwerktransformatoren, zum Beispiel TS-270, TS-310, ST270. Diese Transformatoren haben U-förmige Magnetkerne; sie lassen sich leicht zerlegen, indem nur zwei Muttern an den Zugstangen gelöst werden, und der Magnetkern teilt sich in zwei Hälften. Bei den älteren Transformatoren TS-270, TS-310 hat der Querschnitt des Magnetkerns die Abmessungen 2x5 cm, S = 10 cm2, und beim neueren TS-270 hat der Querschnitt des Magnetkerns die Abmessungen 11,25 x2 cm. Die Fensterbreite alter Transformatoren ist mehrere Millimeter größer.

Ältere Transformatoren sind mit Kupferdraht gewickelt, bei der Primärwicklung kann ein Draht mit einem Durchmesser von 0,8 mm sinnvoll sein.

Neue Transformatoren werden mit Aluminiumdraht umwickelt. Heutzutage wandern diese Stoffe massenhaft auf Mülldeponien, so dass Probleme bei ihrer Beschaffung unwahrscheinlich sind. Mehrere alte oder durchgebrannte Transformatoren können in jeder Fernsehreparaturwerkstatt günstig erworben werden. Es sind ihre Magnetkerne (zusammen mit ihren Rahmen), die mit geringfügigen Änderungen für die Herstellung von ST verwendet werden können. Für ST benötigen Sie drei identische Transformatoren von Fernsehgeräten, und die Gesamtfläche ihres kombinierten Magnetkreises beträgt 30–34 cm2. Wie man sie miteinander verbindet, ist in Abb. 9 dargestellt, wo 1,2,3 Magnetkerne mit Rahmen von Fernsehtransformatoren sind. Drei separate U-förmige Kerne werden mit ihren Enden einander zugewandt verbunden und mit den gleichen Rahmenklemmen festgezogen. In diesem Fall müssen die über das Ende hinausragenden Teile der Metallrahmen beschnitten werden: am mittleren Magnetkreis auf beiden Seiten, an den seitlichen – nur auf einer Innenseite.

Das Ergebnis ist ein einzelner Magnetkern mit großem Querschnitt, der sich leicht montieren und demontieren lässt. Bei der Demontage von Fernsehtransformatoren ist es notwendig, die angrenzenden Seiten der Magnetkerne sofort zu markieren, damit beim Zusammenbau die Hälften verschiedener Kerne nicht verwechselt werden. Sie müssen genau in der Position sitzen, in der sie im Werk montiert wurden.

Das Fenstervolumen des resultierenden Magnetkreises ermöglicht die Verwendung eines Drahtes mit einem Durchmesser von bis zu 1,5 mm für die Primärwicklung und für die Sekundärschiene einen rechteckigen Querschnitt von 10 mm2 oder einen Litzendraht aus einem Bündel dünner Drähte mit einem Durchmesser von 0,6-0,8 mm des gleichen Querschnitts. Für einen vollwertigen ST reicht das natürlich nicht aus, rechtfertigt sich aber angesichts der geringen Herstellungskosten dieser Konstruktion im kurzfristigen Einsatz.

Die Wicklungen werden getrennt vom Magnetkern auf Kartonrahmen gewickelt. Aus einem Paar „originaler“ Traforahmen lässt sich ein Papprahmen herstellen, indem man an einer Schmalseite die Seitenwangen entfernt und stattdessen die breiten Wangen mit zusätzlichen Streifen aus Hartpappe zusammenklebt. Achten Sie beim Aufwickeln in Kartonrahmen darauf, dass Sie mehrere Holzbretterreste fest einlegen, aber nicht nur eines, da es sonst durch die Wicklung zusammengedrückt wird und nicht mehr herauskommt. Die Wicklungen müssen Windung an Windung so eng wie möglich verlegt werden. Außen müssen nach der ersten Drahtlage und dann alle zwei Holzeinlagen eingesetzt werden (Abb. 10), um für Lücken und Belüftung der Wicklungen zu sorgen.

Am besten ist es, die Sekundärwicklung aus einer rechteckigen Sammelschiene von 10 mm2 herzustellen, damit sie das geringste Volumen einnimmt. Wenn Sie keinen Bus haben und sich dafür entscheiden, einen Sekundärwicklungsdraht aus einem Bündel herumliegender dünner Drähte herzustellen, wie oben beschrieben, dann seien Sie auf mögliche Schwierigkeiten bei der Installation vorbereitet. Bei einem mehradrigen Draht der Sekundärwicklung kann es vorkommen, dass dieser nicht in das erforderliche Volumen des Rahmens „passt“: hauptsächlich aufgrund der Verformung der Federwindungen, und es ist besser, diese festzuziehen , da der Rahmen zusammenbricht. In diesem Fall müssen Sie ganz auf den Kartonrahmen verzichten.

Die Sekundärwicklung muss mit installierter Primärwicklungsspule auf den bereits montierten Magnetkreis gewickelt werden, wobei jede Windung durch das Fenster gezogen wird. Auf einem starren Magnetkern lässt sich der flexible Draht viel fester zusammenziehen als auf einem Papprahmen und es passen mehr Windungen in das Fenster.

Bei der Montage des Magnetkerns sollte besonderes Augenmerk auf die sichere Befestigung und den festen Sitz der einzelnen Hälften des PU-förmigen Kerns gelegt werden. Wie bereits erwähnt, müssen die zusammenpassenden Hälften des Magnetkerns von denselben Transformatoren stammen und auf denselben Seiten wie im Werk installiert sein. Es ist unbedingt erforderlich, Unterlegscheiben und Sicherungsscheiben mit großem Durchmesser unter die Muttern der Spurstangen zu legen. Bei meinem ST enthält die Primärwicklung 250 Windungen lackierten Draht mit einem Durchmesser von 1,5 mm, die Sekundärwicklung enthält 65 Windungen Litzendraht mit einem Querschnitt von 10 mm2, was bei einer Netzspannung von 55 V eine Leistung liefert 230 V. Bei solchen Daten beträgt der Leerlaufstrom 450 mA; Der Strom im Lichtbogenmodus im Sekundärkreis beträgt 60-70 A; Die Lichtbogenbrennleistung ist gut. Es wird auf Basis von ST-270-Teilen zusammengebaut. Mit dem Schweißtransformator wird mit einer Elektrode mit einem Durchmesser von 2 mm gearbeitet, auch die „Troika“ brennt darauf gleichmäßig, aber schwach.

Die Vorteile dieses ST-Typs sind die einfache Herstellung und die Fülle an Materialien dafür. Der Hauptnachteil ist die Unvollkommenheit des Magnetkreises, der einen komprimierten Spalt zwischen den beiden Hälften aufweist. Bei der werksseitigen Herstellung derartiger Transformatoren werden die Lücken im Magnetkreis mit einem speziellen Füllstoff gefüllt. Zu Hause müssen sie „trocken“ zusammengezogen werden, was natürlich die Leistung und Effizienz des Transformators verschlechtert. Es ist nicht möglich, dicke Drähte in einem kleinen Fenster zu installieren, was die Lebensdauer des Stromwandlers stark verkürzt. Es ist zu beachten, dass sich die Primärwicklung dieses ST stärker erwärmt als beispielsweise die Wicklung mit dem gleichen Draht eines ST auf LATRs – „ushastik“. Dies wird zum einen durch die große Anzahl der Wicklungswindungen und wahrscheinlich durch die Unvollkommenheit des magnetischen Systems des Transformators beeinflusst. Dennoch kann ST erfolgreich zu Hilfszwecken eingesetzt werden, insbesondere zum Schweißen dünner Automobilmetalle. Es zeichnet sich durch besonders kompakte Abmessungen und ein geringes Gewicht von 14,5 kg aus.

Andere Arten von Schweißtransformatoren

Neben der Sonderanfertigung kann ST auch durch den Umbau vorgefertigter Transformatoren für verschiedene Zwecke gewonnen werden. Leistungsstarke Transformatoren eines geeigneten Typs werden zum Aufbau von Netzen mit einer Spannung von 36, 40 V verwendet, normalerweise an Orten mit erhöhter Brandgefahr, hoher Luftfeuchtigkeit und für andere Zwecke. Zu diesem Zweck werden verschiedene Arten von Transformatoren verwendet: unterschiedliche Leistungen, angeschlossen an 220, 380 V in einem einphasigen oder dreiphasigen Stromkreis. Die leistungsstärksten tragbaren Typen haben normalerweise eine Leistung von bis zu 2,5 kVA. Die Leitungen und Eisen solcher Transformatoren sind leistungsorientiert und auf Dauerbetrieb ausgelegt (Stromdichte 2-4 A/mm2), sodass sie über große Querschnitte verfügen. Im Lichtbogenschweißmodus ist der Transformator in der Lage, eine um ein Vielfaches höhere Leistung als die Nennleistung zu entwickeln, und sein Draht hält kurzfristigen Stromüberlastungen furchtlos stand.

Wenn Sie über einen leistungsstarken Einphasentransformator mit Anschlüssen für 220/380 V und einem 36-V-Ausgang (evtl. 12 V) verfügen, ist der Anschluss kein Problem. Möglicherweise müssen Sie einige Windungen der Sekundärwicklung aufwickeln, um die Ausgangsspannung zu erhöhen. Geeignet sind Transformatoren mit einem Primärwicklungsdrahtdurchmesser von etwa 2 mm und einer Magnetkernfläche von bis zu 60 cm2.

Es gibt Transformatoren mit einer Spannung von 36 V, die für die Einbindung in ein Drehstromnetz von 380 V ausgelegt sind. Für die Umwandlung eignen sich Transformatoren mit einer Leistung von 2,5 kVA gut, Transformatoren mit einer Leistung von 1,25 und 1,5 kVA können nur verwendet werden im Kurzzeitbetrieb, da ihre Wicklungen bei starker Überlastung schnell überhitzen.

Um dreiphasige Transformatoren aus einem einphasigen 220-V-Netz zu verwenden, müssen ihre Wicklungen unterschiedlich miteinander verbunden werden. Bei guter Netzspannung reicht dann die Leistung des resultierenden Stromwandlers aus, um mit einer D4-mm-Elektrode zu arbeiten.

Dreiphasentransformatoren wurden auf einem W-förmigen Magnetkern mit einem Armquerschnitt von mindestens 25 cm2 hergestellt (Abb. 11).

An jedem Arm sind zwei Wicklungen gewickelt – eine Primärwicklung im Inneren und eine Sekundärwicklung darüber. Somit hat der Transformator sechs Wicklungen. Zuerst müssen Sie die Wicklungen vom vorherigen Stromkreis trennen und jeweils den Anfang und das Ende ermitteln. In diesem Fall werden die Mittelarmspulen nicht benötigt; nur die Wicklungen an den Außenarmen funktionieren. Die beiden Primärwicklungen der äußersten Schultern müssen parallel miteinander verbunden sein. Da der Magnetfluss im Magnetkreis in einer Richtung zirkulieren muss, müssen die Spulen auf gegenüberliegenden Armen Flüsse in entgegengesetzte Richtungen erzeugen, beispielsweise relativ zur Achse des Mittelarms: eine nach oben, die andere nach unten. Da die Spulen gleich gewickelt sind, müssen die Ströme in ihnen in entgegengesetzte Richtungen fließen. Das bedeutet, dass sie mit unterschiedlichen Enden parallel verbunden werden müssen: Der Anfang des 1. sollte mit dem Ende des 2. verbunden werden, das Ende des 1. mit dem Anfang des 2. (Abb. 12).

Die Sekundärwicklungen sind an Enden oder Anfängen in Reihe miteinander verbunden (Abb. 12). Bei korrektem Anschluss der Wicklungen beträgt die Ausgangsspannung x.x. sollte nicht viel höher als 50 V sein.

Transformatoren dieser Art werden oft in ein praktisches Metallgehäuse mit Griffen und Klappdeckel eingebaut. Der Umbau zu Schweißmaschinen ist weit verbreitet.

Die meisten industriellen Einphasentransformatoren werden nach einem U-förmigen Schaltkreis hergestellt, dessen Magnetkreis aus einem Satz rechteckiger Platten entsprechender Länge und Breite zusammengesetzt ist. Die Wicklungen auf einem U-förmigen Magnetkern können auf zwei Arten angeordnet werden: Im ersten Fall (Abb. 13, a) hat der Transformator einen hohen Wirkungsgrad, im zweiten Fall (Abb. 13, b) ist der Transformator einfacher herzustellen. und dann, falls nötig, einige Windungen in einem bereits zusammengebauten Transformator hinzufügen oder entfernen. In diesem Fall ist der Transformator einfacher zu reparieren, da nur eine Wicklung durchbrennt und die zweite normalerweise intakt bleibt. Wenn bei Verwendung der Schaltung (Abb. 13, a) eine Wicklung Feuer fängt, ist die zweite immer verkohlt.

Wenn Sie über geeignete Transformatoreisenplatten verfügen, können Sie einen ST auf einem U-förmigen Magnetkreis leicht selbst herstellen. Die Wicklungen werden separat auf den Rahmen gewickelt und dann auf dem montierten Magnetkreis installiert. Der Zusammenbau eines U-förmigen Magnetkerns lässt sich am einfachsten erkennen, indem man einen beliebigen kleinen Transformator ähnlicher Bauart zerlegt. Bei großen Transformatoren werden die Platten nicht einzeln, sondern in Packungen zu 3-4 Stück eingebaut, das geht schneller.

Der Magnetkern für Stromwandler kann beispielsweise aus U-förmigen Transformatoren aus Altgeräten verwendet werden, wenn diese über ausreichendes Fenstervolumen und Querschnitt des Magnetkerns verfügen. Allerdings haben die meisten Messwandler in der Regel begrenzte Abmessungen. Sinnvoll ist es, einen Magnetkern aus zwei identischen Transformatoren zusammenzusetzen und so die Querschnittsfläche zu vergrößern. Durch die Vergrößerung des Querschnitts des Magnetkreises ergibt sich ein Gewinn an Windungen: Sie müssen nun deutlich weniger gewickelt werden. Und je weniger Windungen, desto kleiner das Fenstervolumen, in das Sie die Wicklungen einbauen können. Eine vernünftige Grenze liegt bei 5060 cm2.

CT kann auf einem W-förmigen Magnetkern hergestellt werden, vorausgesetzt, dass die erforderliche Anzahl von Windungen dicker Wicklungsdrähte in seine Fenster passt. Der Autor fertigte einen ST aus den Magnetkernen zweier identischer W-förmiger Transformatoren an, wobei die Außenmaße der W-förmigen Platte 122 x 182 mm und die Fenstermaße 31 x 90 mm betrugen. Die Querschnittsfläche des aus einem Plattensatz zweier Transformatoren gefalteten Magnetkreises überstieg 60 cm2, wodurch die Windungszahl seiner Wicklungen auf ein Minimum reduziert werden konnte. Eine Primärwicklung aus 176 Windungen aus Draht D1,68 mm und eine Sekundärwicklung aus zwei Drähten D2,5 mm mit einer Ausgangsspannung von 46 V liefen Ende an Ende. Bei einer Netzspannung von 235 V entwickelte der ST einen Lichtbogen Strom von 160 A, obwohl es sich mehr erwärmte, als uns lieb war.. .

In der Regel lassen sich die Kerne von Industrietransformatoren aus Blechen leicht demontieren: Das Entfernen der alten Drähte und das Aufwickeln neuer Wicklungen ist kein Problem. Manchmal ist es sinnvoll, auf dem W-förmigen Magnetkern zunächst eine Sekundärwicklung (Niederspannung) und darüber eine Primärwicklung (Hochspannung) anzubringen. Dadurch werden die Eigenschaften des ST nicht beeinträchtigt, viele Probleme können jedoch vermieden werden. Die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung kann sehr ungefähr sein und auf 40–60 V ausgerichtet sein. Sie müssen die Windungen der Primärwicklung auswählen, wenn Sie den Stromwandler auf die erforderliche Leistung einstellen. Nachdem Sie also zunächst die Niederspannungswicklung berechnet und ausgelegt haben, wobei Sie sich auf etwa 50 V konzentrieren, können Sie jederzeit eine bestimmte Anzahl von Windungen aus der oberen Primärwicklung des fertigen ST entfernen oder hinzufügen.

In ausgedienten Geräten und Geräten sind recht leistungsstarke und große Transformatoren zu finden.

Bei stationären Transformatoren werden niemals die extremen Fähigkeiten von Eisen oder Wickeldrähten genutzt – alles wird mit einer Reserve gemacht. Drähte haben oft große Querschnitte, da sie für eine Stromdichte ausgelegt sind, die drei- bis viermal geringer ist als die für ST zulässige. Sehr oft haben große Transformatoren viele Sekundärwicklungen, die für unterschiedliche Spannungen und Leistungen ausgelegt sind. In einem Transformator gibt es immer eine Primärwicklung, und ihr Draht ist für die Übertragung der vollen Leistung ausgelegt. In diesem Fall können Sie die Primärwicklung ganz oder teilweise abwickeln lassen und alle Sekundärwicklungen entfernen, indem Sie an ihrer Stelle einen dicken Draht aufwickeln. Wenn auch die Primärwicklung ungeeignet ist, der Magnetkreis selbst jedoch für die Herstellung eines Stromwandlers geeignet ist, müssen alle Wicklungen gewickelt werden.

Geräte verwenden häufig niedrige Spannungen – 12; 27 V. Daher können leistungsstarke, mit dickem Draht gewickelte Transformatoren eine Leistung von 2x12 V, 27 V und anderen haben, die für den Einsatz als Stromwandler eindeutig nicht ausreichen. Wenn zwei solcher Transformatoren vorhanden sind, können sie ohne Änderungen zu einem Schweißtransformator kombiniert werden. Dazu werden die Primärwicklungen parallel und die Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet und ihre Spannungen summiert.

Es kann sich herausstellen, dass ein solcher kombinierter ST eine schlechte, nahezu harte Charakteristik aufweist. Um die Charakteristik zu korrigieren, ist es notwendig, in den Sekundärwicklungskreis in Reihe mit dem Lichtbogen einen Ballastwiderstand einzubauen – ein Stück Nichrom- oder anderen hochohmigen Draht. Mit einem Widerstand in der Größenordnung von Hundertstel Ohm wird die Leistung des Stromwandlers etwas reduziert, Sie können jedoch im manuellen Modus arbeiten.

Schweißtransformatorstromeinstellung

Ein wichtiges Konstruktionsmerkmal jedes Schweißgeräts ist die Möglichkeit, den Betriebsstrom einzustellen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den CT-Strom zu regulieren. Beim Wickeln von Wicklungen ist es am einfachsten, sie mit Anzapfungen herzustellen und durch Ändern der Windungszahl den Strom zu ändern. Mit dieser Methode lässt sich der Strom allerdings nur einstellen, nicht aber über einen weiten Bereich regeln. Denn um den Strom um das 2-3-fache zu reduzieren, muss man die Windungszahl der Primärwicklung zu stark erhöhen, was unweigerlich zu einem Spannungsabfall im Sekundärkreis führt.

In Industriegeräten kommen unterschiedliche Methoden der Stromregelung zum Einsatz: Rangieren mit Drosseln unterschiedlicher Art; Änderung des magnetischen Flusses aufgrund der Beweglichkeit der Wicklungen oder magnetischer Nebenschlüsse usw.; Einsatz aktiver Ballastwiderstandsspeicher und Rheostate; Verwendung von Thyristor-, Triac- und anderen elektronischen Leistungssteuerschaltungen. Die meisten industriellen Leistungssteuerungssysteme sind zu komplex für eine vollständige Implementierung auf selbstgebauten Stromwandlern. Schauen wir uns vereinfachte Methoden an, die tatsächlich in der hausgemachten Implementierung verwendet werden.

In letzter Zeit haben Thyristor- und Triac-Leistungssteuerschaltungen eine gewisse Verbreitung gefunden.

Typischerweise ist im Primärwicklungskreis ein Triac enthalten, ein Thyristor kann nur am Ausgang verwendet werden. Die Leistungsregelung erfolgt durch periodisches Abschalten der Primär- oder Sekundärwicklung des Stromwandlers für einen festgelegten Zeitraum bei jeder Halbwelle des Stroms; der durchschnittliche Stromwert sinkt. Natürlich haben Strom und Spannung danach keine Sinusform. Mit solchen Schaltkreisen können Sie die Leistung in einem weiten Bereich regulieren. Eine Person, die sich mit Funkelektronik auskennt, kann eine solche Schaltung selbst herstellen, obwohl dies sehr schwierig ist.

In diversen Zeitschriften findet man viele sehr einfache Schaltungen mit dem gleichen Funktionsprinzip, die nur aus wenigen Teilen bestehen. Sie sind hauptsächlich zum Einstellen der Intensität von Glühbirnen und elektrischen Heizgeräten bestimmt. Diese Schaltkreise sind als Leistungsregler für STs von geringem Nutzen. Die meisten von ihnen arbeiten instabil: Ihre Skalen sind nicht linear und die Kalibrierung ändert sich mit Änderungen der Netzspannung, der Strom durch den Thyristor steigt während des Betriebs aufgrund der Erwärmung der Schaltungselemente allmählich an, außerdem nimmt die Ausgangsleistung des Stromwandlers ab selbst in der maximalen Entriegelungsstellung des Reglers meist stark unterdrückt.

Seien Sie nicht überrascht, wenn der Stromwandler beim Anschließen einer Triac-Schaltung an die Primärwicklung bereits im Leerlauf zu „klopfen“ beginnt. Dieses Klopfen ist im wahrsten Sinne des Wortes zu hören, und zwar von STs, die zuvor an Trockengas gearbeitet haben. fast still. Dies ist nicht verwunderlich, da bei jeder Entriegelung des Triacs die Spannung augenblicklich ansteigt, was zu starken kurzfristigen Impulsen der Selbstinduktions-EMF und einem Anstieg des Stromverbrauchs führt. Industriegeräte, die mit dickem Draht in einer zuverlässigen Isolierung gewickelt sind, ertragen diesen Fehler in der Stromversorgung folgenlos. Für „zerbrechliche“ selbstgebaute Designs würde ich die Verwendung eines Triacs an der Primärwicklung nicht empfehlen.

Bei selbstgebauten Konstruktionen ist es besser, im Sekundärwicklungskreis einen Triac- oder Thyristorregler zu verwenden. Dadurch wird der ST von unnötigen Belastungen entlastet. Hierfür eignet sich nahezu die gleiche Schaltung, jedoch mit einem leistungsstärkeren Gerät, allerdings ist der Lichtbogenbrennvorgang bei Verwendung derartiger Regler etwas schlechter. Denn nun beginnt der Lichtbogen mit abnehmender Leistung in einzelnen, immer kürzeren Blitzen zu brennen. Diese Methode der Stromanpassung hat sich aufgrund der Komplexität der Herstellung und der geringen Zuverlässigkeit bei selbstgebauten Stromwandlern nicht durchgesetzt.

Die am weitesten verbreitete Methode ist eine sehr einfache und zuverlässige Methode zur Stromanpassung über einen am Ausgang der Sekundärwicklung angeschlossenen Ballastwiderstand. Sein Widerstand liegt in der Größenordnung von Hundertstel und Zehntel Ohm und wird experimentell ausgewählt.

Für diese Zwecke werden seit langem leistungsstarke Widerstandsdrähte verwendet, die in Kränen und Oberleitungsbussen verwendet werden, oder Abschnitte von Spiralen von Heizelementen (thermische elektrische Heizung) oder dicke Stücke von hochohmigem Draht. Sie können den Strom sogar etwas reduzieren, indem Sie eine gedehnte Türfeder aus Stahl verwenden. Der Ballastwiderstand kann dauerhaft eingeschaltet werden (Abb. 14) oder so, dass später relativ einfach der gewünschte Strom eingestellt werden kann. Die meisten Hochleistungs-Drahtwiderstände werden in Form einer offenen Spirale hergestellt, die auf einem bis zu einem halben Meter langen Keramikrahmen montiert ist. In der Spirale ist in der Regel auch der Draht der Heizelemente aufgewickelt.

Ein Ende eines solchen Widerstands ist mit dem CT-Ausgang verbunden, und das Ende des Erdungskabels oder Elektrodenhalters ist mit einer abnehmbaren Klemme ausgestattet, die einfach entlang der Widerstandsspirale geworfen werden kann, um den gewünschten Strom auszuwählen (Abb. 15). Die Industrie produziert spezielle Widerstandsspeicher mit Schaltern und leistungsstarken Rheostaten für ST. Zu den Nachteilen dieser Einstellmethode zählen die Sperrigkeit der Widerstände, ihre starke Erwärmung im Betrieb und Unannehmlichkeiten beim Schalten.

Aber der Ballastwiderstand, obwohl er oft grob und primitiv ausgelegt ist, verbessert die dynamischen Eigenschaften des ST und verschiebt ihn in Richtung eines steil abfallenden Typs. Es gibt STs, die ohne Ballastwiderstand äußerst unbefriedigend funktionieren.

In Industriegeräten hat die Stromregulierung durch Einschalten eines aktiven Widerstands aufgrund ihrer Sperrigkeit und Erwärmung keine weit verbreitete Anwendung gefunden. Sehr weit verbreitet ist jedoch die reaktive Rangierung – der Einbau einer Drossel in den Sekundärkreis. Drosseln haben unterschiedliche Bauformen und werden oft mit dem CT-Magnetkreis zu einem Ganzen kombiniert. Sie sind jedoch so konstruiert, dass ihre Induktivität und damit die Reaktanz hauptsächlich durch die Bewegung von Teilen des Magnetkreises reguliert wird.

Gleichzeitig verbessert die Drossel den Brennvorgang des Lichtbogens. Aufgrund der Komplexität des Designs werden Drosseln im Sekundärkreis selbstgebauter STs nicht verwendet.

Die Anpassung des Stroms im Sekundärkreis des Stromwandlers ist mit gewissen Problemen verbunden. Daher fließen erhebliche Ströme durch das Steuergerät, was zu seiner Sperrigkeit führt. Darüber hinaus ist es für den Sekundärkreis nahezu unmöglich, so leistungsstarke Standardschalter auszuwählen, dass sie einem Strom von bis zu 200 A standhalten. Eine andere Sache ist die Schaltung der Primärwicklung, bei der die Ströme fünfmal geringer sind, die Schalter für die Konsumgüter sind. Wirk- und Blindwiderstände können in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet werden. Nur in diesem Fall sollten der Widerstandswert der Widerstände und die Induktivität der Drosseln deutlich größer sein als im Sekundärwicklungskreis.

So kann eine Batterie aus mehreren parallel geschalteten Widerständen PEV-50...100 mit einem Gesamtwiderstand von 6-8 Ohm den Ausgangsstrom von 100 A um die Hälfte reduzieren. Sie können mehrere Batterien sammeln und einen Schalter installieren. Wenn Sie keinen leistungsstarken Schalter zur Verfügung haben, können Sie mit mehreren auskommen.

Durch die Installation von Widerständen gemäß dem Diagramm (Abb. 16) können Sie eine Kombination von 0 erreichen; 4; 6; 10 Ohm. Anstelle von Widerständen, die im Betrieb sehr heiß werden, können Sie eine Reaktanzinduktivität einbauen.

Die Drossel kann von einem 200-300-W-Transformator, beispielsweise von einem Fernseher, auf den Rahmen gewickelt werden, indem alle 40-60 Windungen Abgriffe vorgenommen werden, die mit dem Schalter verbunden sind (Abb. 17). Sie können den Strom abschalten, indem Sie die Sekundärwicklung eines Transformators (200-300 W) mit einer Sekundärwicklung mit einer Nennspannung von ca. 40 V als Drossel einschalten. Die Drossel kann auch auf einem offenen, geraden Kern hergestellt werden.

Dies ist praktisch, wenn Sie bereits eine fertige Spule mit 200–400 Windungen geeignetem Draht haben. Dann müssen Sie ein Paket gerader Transformatoreisenplatten hineinstopfen. Die erforderliche Reaktanz wird abhängig von der Dicke des Pakets, geleitet vom Schweißstrom ST, gewählt.

Zum Beispiel: eine Drossel aus einer Spule, die vermutlich etwa 400 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 1,4 mm enthält, gefüllt mit einem Eisenpaket mit einem Gesamtquerschnitt von 4,5 cm2, einer Länge gleich der Länge der Spule, 14 cm Dadurch konnte der Stromwandlerstrom auf 120 A reduziert werden, d.h. ungefähr 2 Mal. Eine solche Drossel kann auch mit stufenlos variabler Reaktanz ausgeführt werden. Es ist notwendig, eine Struktur zu erstellen, um die Einführtiefe des Kernstabs in den Hohlraum der Spule anzupassen (Abb. 18, wobei 1 – Kern; 2 – Riegel; 3 – Spule). Eine Spule ohne Kern hat einen vernachlässigbaren Widerstand; bei vollständig eingesetztem Kern ist ihr Widerstand maximal. Eine mit einem geeigneten Draht umwickelte Drossel erwärmt sich nicht stark, ihr Kern vibriert jedoch stark. Dies muss beim Estrich und der Befestigung eines Eisenplattensatzes berücksichtigt werden.

Es ist zu beachten, dass für Transformatoren mit kleinen Strömen x.x. (0,1...0,2 A) haben die oben beschriebenen Widerstände im Primärwicklungskreis praktisch keinen Einfluss auf die Ausgangsruhespannung. ST, und dies hat keinen Einfluss auf den Lichtbogenzündvorgang. Für ST mit x.x Strom. 1-2 A, wenn ein Ballastwiderstand in den Primärkreis eingeführt wird, sinkt die Ausgangsspannung merklich. Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass in Reihe zur Primärwicklung geschaltete Wirk- und Blindwiderstände keine ausgeprägten negativen Auswirkungen auf die Zündung und das Abbrennen des Lichtbogens haben.

Allerdings verschlechtert sich die Qualität des Lichtbogens im Vergleich zum Einbau eines Löschwiderstands in den Sekundärwicklungskreis immer noch.

Im CT können Sie auch Regler oder Strombegrenzer verschiedener Typen kombinieren. Sie können beispielsweise das Umschalten der Windungen der Primärwicklung in Kombination mit dem Anschluss eines zusätzlichen Widerstands oder auf andere Weise nutzen.

Zuverlässigkeit des Schweißtransformators

Die Zuverlässigkeit einer Schweißmaschine hängt sowohl von Konstruktionsfaktoren als auch von der Betriebsart und den Betriebsbedingungen ab. Zuverlässige, sorgfältig gefertigte Transformatoren arbeiten viele Jahre lang und halten kurzfristigen Überlastungen und Betriebsstörungen problemlos stand. Leichte tragbare Strukturen mit lackierten Drähten und sogar einer exorbitanten Leistung halten in der Regel nicht lange. Sie verschleißen nach und nach auf die gleiche Weise, wie beispielsweise Kleidung oder Schuhe mit der Zeit verschleißen. Angesichts des erheblichen Arbeitsumfangs und der geringen Produktionskosten rechtfertigt dies jedoch ihre Existenz voll und ganz.

Die schlimmsten Feinde von ST sind Überhitzung und das Eindringen von Feuchtigkeit. Das wirksamste Mittel gegen Überhitzung sind zuverlässige Wickeldrähte mit einer Stromdichte von nicht mehr als 5-7 A/mm2. Damit der Draht schnell abkühlen kann, muss er guten Kontakt zur Luft haben. Dazu werden Schlitze in die Wicklungen eingebracht (Abb. 19).

Zuerst wird die erste Lage gewickelt und an den Außenseiten Holz- oder Getinaxstreifen mit einer Dicke von 5–10 mm eingelegt, dann werden die Streifen alle zwei Lagen Draht eingelegt: so hat jede Lage auf einer Seite Kontakt mit Luft. Wenn der CT ohne Blasen installiert wird, sollten die Schlitze vertikal ausgerichtet sein. Dann zirkuliert ständig Luft durch sie: Warme Luft steigt nach oben und kalte Luft wird von unten angesaugt. Noch besser ist es, wenn der CT ständig von einem Ventilator angeblasen wird. Im Allgemeinen hat ein erzwungener Luftstrom kaum Einfluss auf die Aufheizrate des Transformators, beschleunigt jedoch dessen Abkühlung merklich.

Ringkerntransformatoren erwärmen sich am schnellsten und kühlen am schlechtesten ab. Bei einem sehr heißen CT löst selbst ein starker Luftstrom dieses Problem nicht, und hier müssen Sie die Temperatur der Wicklungen mit einem moderaten Betriebsmodus aufrechterhalten. Auch die Kühlleistung des Transformators wird durch die Windungszahl der Wicklungen beeinflusst: Je weniger Windungen, desto höher.

Zusätzlich zu den objektiven und verständlichen Gründen für den Ausfall von Schweißtransformatoren, die aufgrund meiner Erfahrung hauptsächlich auf mangelhaftes Design zurückzuführen sind, möchte ich auf eine weitere, scheinbar implizite, aber dennoch sehr verbreitete Methode hinweisen: wie man einen ST ruiniert.

Der Grund ist in diesem Fall seltsamerweise der Spannungsabfall im Stromnetz... Der Stromwandler hört auf, normal zu schweißen, wenn die Netzspannung deutlich abfällt oder die Stromleitung einen erheblichen Eigenwiderstand in der Größenordnung von mehreren Ohm aufweist. Leider sind sowohl das erste als auch das zweite in unserem Land weit verbreitet.

Kann man bei einem Spannungsabfall zumindest mit einem Voltmeter die genaue Ursache herausfinden und die Spannung messen, ist die Situation im zweiten Fall komplizierter: Ein hochohmiges Voltmeter misst einen Leitungswiderstand von mehreren Ohm nicht und zeigt eine normale Spannung an, aber diese wenigen Ohm können leicht die halbe Leistung des Stromwandlers löschen, dessen eigener Widerstand im Lichtbogenmodus vernachlässigbar ist. Doch was hat der Leistungsabfall mit der „Verbrennung“ des ST zu tun? Hier ist das Ding. Wenn der Besitzer einer „Schweißanlage“, der mit einer Maschine, die nicht über das 220-V-Netz funktioniert, ziemlich gelitten hat, erkennt, dass er nichts ändern kann, aber hart arbeitet: Einnahmen gehen verloren oder Bauarbeiten sind im Gange, die Lösung wird kalt... dann ist in solchen Fällen sehr oft das Gerät an ein 380-V-Netz angeschlossen.

Tatsache ist, dass die gesamte Verkabelung normalerweise über eine dreiphasige Leitung erfolgt: „Null“ und drei „Phasen“. Wenn Sie an „Null“ und eine „Phase“ - Phasenspannung anschließen, sind dies die üblichen 220 V. Wenn Sie an „Phase“ und „Phase“ - lineare Spannung anschließen, werden 380 V aus zwei Drähten entnommen. Und Genau das machen unvorsichtige Schweißer mit einphasigen Geräten, die für 220 V ausgelegt sind.

Gleichzeitig beginnt der ST einwandfrei zu funktionieren, wenn auch sehr oft nur für sehr kurze Zeit. Sie „feuern“ sowohl schwache selbstgebaute Strukturen als auch zuverlässige Industriegeräte ab. Aber alles ist ganz einfach: Wenn die Spannung im allgemeinen Stromnetz beispielsweise um 50 V sinkt und das Gerät nicht mit 170 V arbeiten möchte, bleiben zwischen den „Phasen“ immer noch 330 V, was fatal ist irgendein ST...

Besitzer von Schweißgeräten sind oft einfach zu faul, ihre „Schweißnähte“ zu verschieben: Schließlich ist die Masse beträchtlich, und sie bleiben auf der Straße, werden im Regen nass, werden mit Schnee bedeckt ... Nach einer solchen Einstellung, Ein Kurzschluss zwischen den Windungen kommt häufig vor, die Stromwandlerwicklungen „brennen durch“ und die gesamte Struktur fällt aus.

Dennoch ist der Hauptfeind von ST die Überhitzung. Nun, wenn Sie viel und schnell schweißen müssen und der Stromwandler mit nicht so vielen Drähten bewickelt ist und sich katastrophal schnell erwärmt, können Sie ein grundlegendes Mittel zur Bekämpfung der Überhitzung vorschlagen.

Eine Überhitzung ist nicht zu befürchten, wenn der gesamte Transformator vollständig in Transformatoröl getaucht ist. Öl verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und leitet nicht nur Wärme von den Wicklungen ab, sondern fungiert auch als zusätzlicher Isolator. In seiner einfachsten Form handelt es sich dabei um einen Eimer Öl mit einem darin eingelassenen CT, aus dem nur vier Drähte herauskommen; ein solches „Wunder“ kann man manchmal auf Höfen in ländlichen Gebieten beobachten. Etwas Transformatorenöl kann beispielsweise aus alten Kühlaggregaten abgelassen werden. Obwohl es heißt, dass im Notfall auch andere Arten geeignet sind, darunter auch Sonnenblumen … Ich weiß nichts über Sonnenblumen, ich habe es selbst nicht überprüft.

Ein weiteres wichtiges Element des CT-Designs ist das Außengehäuse. Beim Einbau eines Stromwandlers in ein Gehäuse muss besonderes Augenmerk auf dessen Material und die Möglichkeit einer Luftzirkulation zur Kühlung gelegt werden, während die Oberseite geschlossen sein muss, um den Transformator vor Regen zu schützen. Es ist besser, Gehäuse oder zumindest einige ihrer Teile aus nichtmagnetischen Materialien (Messing, Duraluminium, Getinaks, Kunststoffe) herzustellen. CT erzeugt ein starkes Magnetfeld, das Stahlelemente anzieht. Wenn das Gehäuse aus Blech besteht oder Stahlbleche gegenüber der Achse der Primärwicklung verschraubt sind, wird im Betrieb die gesamte Struktur nach innen gezogen und vibriert. Das Geräusch ist manchmal so, dass es nur mit dem Betrieb einer leistungsstarken Kreissäge verglichen werden kann. Daher kann der CT entweder in einem massiv gebogenen starren Stahlgehäuse eingebaut werden, das nicht so anfällig für Vibrationen ist, oder es können zumindest gegenüber der Primärwicklung Platten aus nichtmagnetischen Materialien hergestellt werden.

Sie können einen Lüfter in das Gehäuse einbauen oder es abdichten und mit Transformatoröl füllen.

Und zum Schluss noch die letzte Empfehlung. Wenn Sie dennoch ein CT angefertigt haben, aber neu im Schweißen sind, dann ist es besser, einen Fachmann zum Testen einzuladen. Schweißen ist eine sehr schwierige Aufgabe, und eine Person ohne Erfahrung wird wahrscheinlich nicht auf Anhieb Erfolg haben. Stellen Sie sicher, dass Sie eine Maske mit der Glasnummer C-4 oder E2 kaufen oder herstellen. Ein Lichtbogen sendet starke ultraviolette Strahlung aus, die sich negativ auf die Haut und vor allem auf die Augen auswirkt. Wenn die Augen betroffen sind, erscheint ein gelber Fleck im Sichtfeld, der dann nach und nach verschwindet; man sagt „Fang einen Hasen“.

Wenn es Ihnen gelingt, zwei solcher „Hasen“ gleichzeitig hintereinander zu „fangen“, dann stoppen Sie sofort alle Experimente mit einem Lichtbogen. Wenn mehrere „Hasen“ vor Ihren Augen auftauchen, verschwinden sie in der Regel und die Person beruhigt sich, aber später, nach ein paar Stunden, ist dieses Phänomen mit Konsequenzen behaftet, die Sie besser nicht selbst erleben sollten.

Autor: I.Zubal

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