Файл: Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка.pdf

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
140
метр окна, необходимо изнутри отсоединить конец ленты и отмотать ее необходимое количе- ство. Но не пытайтесь отмотать за один раз все. Лучше отматывать по одному витку, каждый раз отрезая лишнее. Правда, при этом неизбежно уменьшается площадь сечения магнито- провода, что ведет к потере мощности.
Рис. 48. Изготовление трансформаторов из ЛАТРа:
а – челнок; б – изготовление «канатика»; в – увеличение окна сердечника; d
1
– исход- ный диаметр сердечника; с
1
– исходный диаметр окна; S
1
– исходное сечение магнитопро- вода; d
2
– диаметр сердечника после перемотки; с
2
– увеличенный диаметр окна; S
2
– сече- ние магнитопровода после перемотки
Как же поступить в таком случае? Есть несколько вариантов. Во-первых, можно попы- таться отрезанную изнутри ленту намотать снаружи тора (рис. 48, в). Таким же способом иногда «сращивают» два магнитопровода с одинаковой высотой и толщиной ленты (этот способ будет рассмотрен ниже).
Во-вторых, при наличии двух одинаковых ЛАТРов можно изготовить неплохой сва- рочный трансформатор. Существует две распространенные схемы таких аппаратов, которые и будут рассмотрены ниже. Но в любом случае сердечники необходимо освободить от обмо- ток, даже если они совершенно целые.
Трансформатор с разнесенными плечами («ушастик»)
Прежде всего следует изолировать оба кольца. Особое внимание при этом обратите на углы краев колец – они довольно острые и могут разрезать наложенную изоляцию, а потом замкнуть собой провод обмотки. Места наибольшего изгиба обмоточного провода – наибо- лее уязвимая часть любого трансформатора. Поэтому углы нужно сначала несколько сгла- дить напильником, а потом на плоские торцевые поверхности уложить дополнительные изо- лирующие прокладки из картона толщиной 0,5–1 мм в виде колец, края которых надрезаны в виде лепестков. После этого всю поверхность тора тщательно обмотайте в 2–3 слоя лако–
или стеклотканью так, чтобы ее соседние витки перекрывали друг друга, не оставляя про- светов. Иногда вместо картонных колец вдоль кромок накладывают крепкую и эластичную ленту (например, киперную) или разрезанную вдоль трубку кембрика. Изоляция наматыва- ется сверху в любом случае.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
141
Далее изолированные кольца соединяют вместе «восьмеркой» (рис. 49). Кольца плотно стягивают киперной лентой, а по бокам фиксируют деревянными колышками и потом тоже стягивают лентой.
Следующий шаг самый ответственный – укладка первичной обмотки. Обмотки этого сварочного трансформатора мотают так: первичная посредине, а две секции вторичной – на боковых плечах. Такой трансформатор из-за его своеобразного внешнего вида с выступаю- щими в разные стороны, как уши Чебурашки, круглыми секциями часто называют «ушасти- ком».
Первичная обмотка намотана проводом ∅1,6–2,2 мм. Для магнитопроводов с диамет- ром окна 70 мм можно применять провод не толще ∅2 мм, иначе останется мало места для вторичной обмотки. При нормальном сетевом напряжении первичная обмотка содержит, как правило, 180–200 витков.
Провод обмотки СТ может состоять и из отдельных кусков,
если целый провод достать не удалось. В этом случае он наматывается частями, а концы соединяются между собой. Для этого залуженные кончики соединяют внахлест (не скручивая) и скрепляют несколькими витками тонкой медной жилы без изоляции, потом окончательно пропаивают и изолируют. Такое соединение не дает трещин в проводе и не занимает большого объема.
Еще лучше сварить провода угольным электродом, для чего понадобится уже работающий сварочный трансформатор. В держатель последнего вставляют графитовый стержень (от вышедшей из строя батарейки). Другой провод СТ подключают к основанию скрутки.
Если коснуться графитовым стержнем верхушки скрутки, образуется электрическая дуга и концы проводов расплавляются. Сварка считается качественной, если на кончике скрутки образуется шарик из расплавленного металла, охватывающий все проводки. Скрутки изолируют, а затем киперной лентой приматывают к сердечнику.
На первичную обмотку уходит около 70–80 м провода, каждый виток которого при- дется протягивать через оба окна составного магнитопровода. При этом никак не обойтись без челнока, на который намотан провод. На конец провода надевают кембрик, который при- тягивают изолентой к началу первого слоя. Поверхность магнитопровода имеет закруглен- ную форму, поэтому первые слои будут содержать меньше витков, чем последующие, – для выравнивания поверхности (рис. 49, в). Провод ложится виток к витку, ни в коем случае не допуская захлестывания провода на провод. Слои провода обязательно изолируют друг от друга. Дело в том, что при работе трансформатор вибрирует. Если провода в лаковой изоля- ции лежат друг на друге без промежуточной изоляции, то в результате вибрации и трения друг о друга слой лака может разрушиться и произойдет замыкание. К тому же для экономии пространства обмотку следует класть как можно компактнее. На магнитопроводе из некруп- ных колец межслоевую изоляцию следует использовать потоньше. Для этих целей хорошо подходят небольшие катушки скотча, которые без труда проходят в заполненные окна, а сам скотч не занимает лишнего объема.
Теперь нужно определить количество витков вторичной обмотки. Для начала включите уже готовую первичную обмотку в сеть. Ток холостого хода у исправного трансформатора

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
142
в этом варианте небольшой – всего 70—150 мА, а гул еле слышен. Теперь наматываем на одно из боковых плеч 10 витков любого провода и измеряем выходное напряжение на них.
На каждое из боковых плеч приходится по половине магнитного потока, создаваемого на центральном плече, поэтому здесь на каждый виток вторичной обмотки приходится 0,6–0,7
В. Исходя из полученного результата, рассчитывают количество витков вторичной обмотки,
ориентируясь на ее напряжение 50 В. Должно получиться примерно 75–80 витков.
Выбор материала вторичной обмотки ограничен оставшимся пространством окон магнитопровода. В него придется протягивать каждый виток толстого провода по всей длине. Хуже всего придется во время намотки последних витков – для них останется очень узкое окно. Легче мотать вторичную обмотку алюминиевым проводом сечением 16–20 мм
2
Проще же всего намотать ее обычным многожильным проводом 16 мм
2
в синтетической изоляции: он мягкий, гибкий, хорошо изолирован, при работе будет лишь слегка греться.
Можно изготовить вторичную обмотку и из нескольких жил медного провода (канатиком),
как это было описано выше.
Половину витков вторичной обмотки мотают на одно плечо, половину – на другое.
Если не окажется цельного провода достаточной длины, можно вести обмотку из кусков.
Намотав провод на оба плеча, нужно измерить напряжение на каждой из обмоток. Оно может отличаться на 2–3 В из-за возможных небольших различий магнитопроводов разных
ЛАТРов. Это особо не влияет на свойства дуги при сварке. Потом обмотки на плечах после- довательно соединяются (следите, чтобы они не оказались в противофазе, иначе на выходе получится напряжение, близкое к 0). При напряжении сети 220–230 В «ушастик» должен развивать в дуговом режиме ток 100–130 А. Ток при коротком замыкании вторичной цепи
– до 180 А.
Может оказаться, что в окна не удалось вместить все рассчитанные витки вторичной обмотки и выходное напряжение оказалось ниже желаемого. Рабочий ток уменьшится от этого несильно. В большей степени понижение напряжения холостого хода влияет на про- цесс зажигания дуги. Дуга зажигается легко при напряжениях, близких к 50 В и выше, хотя и при напряжении около 40 В работает большинство электродов.
Рис. 49. Сварочный «ушастик»:
а – расположение сердечников и обмоток; б – электрическая схема; в – намотка пер- вичной обмотки (1 – магнитопровод; 2 – провод; 3 – межслоевая изоляция)

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
143
Рис. 50. Магнитопровод со значительной площадью сечения
Первичная обмотка содержит столько же витков, сколько и в предыдущей схеме, но мотают ее по всей длине кольца и, как правило, укладывают в два слоя. Проблема дефи- цита внутреннего пространства окна магнитопровода такой схемы трансформатора стоит еще более остро, чем для предыдущей конструкции. Поэтому изолировать здесь нужно как можно более тонкими слоями и материалами. Нельзя здесь применять и толстые обмоточ- ные провода.
Выгодное отличие тороидальной схемы – более высокий КПД. На каждый виток вто- ричной обмотки теперь будет приходиться более одного вольта напряжения, следовательно,
в ней будет меньше витков, а выходная мощность получится выше, чем в предыдущей схеме.
Однако длина витка на тороиде будет больше, и сэкономить на проводе вряд ли удастся. К
недостаткам данной схемы следует отнести: сложность намотки, ограниченный объем окна,
невозможность использования провода большого сечения, а также высокую интенсивность нагрева. Если в предыдущем варианте все обмотки располагались раздельно и имели пре- имущественно прямой контакт с воздухом, то теперь первичная обмотка находится полно- стью под вторичной и их нагрев взаимно усиливается.
Применить для вторичной обмотки жесткие провода здесь сложно. Ее легче намотать мягким многожильным или изготовленным из нескольких жил проводом. Если правильно подобрать все провода и аккуратно их уложить, то в пространство окна магнитопровода вме- стится необходимое количество витков вторичной обмотки и на выходе получится нужное напряжение. Характеристика горения дуги у такого СТ весьма неплоха. А для охлаждения имеет смысл оснастить конструкцию вентилятором.
Иногда из нескольких колец ЛАТРов делают составной магнитопровод другим путем:
не ставят их друг на друга торцами, а перематывают железные полосы ленты с одного на дру- гой, о чем упоминалось выше (см. рис. 48, в). Для этого сначала из одного кольца выбирают внутренние витки полос – чтобы расширить окно. Кольца других ЛАТРов распускаются полностью на полосы ленты, которые потом как можно плотнее наматываются на наружный диаметр первого кольца. После этого собранный единый магнитопровод очень плотно обма- тывается изолирующей лентой (предварительно обрабатываются его острые кромки, как описывалось выше). Таким образом, получается кольцо-магнитопровод с более объемным внутренним пространством, чем у всех предыдущих. В него можно будет вместить провод значительного сечения, и сделать это будет гораздо проще. Необходимое количество вит- ков рассчитывают по площади сечения собранного кольца. К недостаткам этой конструкции следует отнести высокую трудоемкость работы. Тем более что как ни старайся, а вручную

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
144
намотать железные полосы друг на друга так же плотно, как раньше, все равно не удастся. В
результате в режиме сварки магнитопровод будет сильно вибрировать, издавая мощный гул.
Изготовление самодельного тороидального магнитопровода
Если ни одна из вышеописанных конструкций не способна обеспечить нужные вам мощность и продолжительность работы, попробуйте сами изготовить тороидальный магни- топровод с заданными габаритами, окном для обмоток и площадью сечения. Изготавливают магнитопроводы из различных прямоугольных листов трансформаторной стали при отно- шении ширины листа к длине приблизительно 1:4–1:10 и толщине листа 0,1–0,7 мм. Такие листы остаются после разборки очень мощных силовых трансформаторов. Кроме того,
понадобятся медицинский жгут, эпоксидный клей и две цилиндрические гладкие оправки с соотношением диаметров 3:1. При этом диаметр большого цилиндра должен соответство- вать диаметру окна магнитопровода. Ориентировочно такими оправками могут быть 2–
или 3-литровые стеклянные банки и пол-литровая стеклянная бутылка, но лучше, конечно,
использовать небьющиеся предметы с гладкой и ровной поверхностью.
Вначале жгут примеряют по диаметру большого цилиндра, обрезают и сшивают его концы. Полученное эластичное кольцо должно надеваться на большой цилиндр внатяжку.
Пластины по очереди обжимают вокруг меньшего цилиндра, придавая им цилиндри- ческую форму (рис. 51, а). Фиксировать пластины не надо. Важно, чтобы они оказались ровно изогнутыми. Затем отформованные на малом цилиндре пластины укладывают между большим цилиндром и жгутом, предварительно надев подготовленный жгут на большой цилиндр. Пластины укладывают по ходу часовой стрелки плотно одна за другой (рис. 51, б).
После укладки 5–7 пластин большой цилиндр берут за торцы и, прижимая жгут к жест- кой поверхности (столу), укатывают уложенные пластины (рис. 51, в). При этом вращают сам цилиндр внутри пластин. Этот этап заканчивают после того, как пластины оказываются плотно подогнанными друг к другу. Следует сразу же выравнивать их торцы по высоте,
чтобы срез тора получался ровным. Затем вкладывают следующие 5–7 пластин и процесс их укатки повторяют.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
145
Рис. 51. Изготовление тороидального магнитопровода:
а – обжим пластин; б – укладка пластин; в – укатка пластин; г – покрытие пластин клеем и сушка; 1 – меньшая оправка; 2 – полоса трансформаторной стали; 3 – большая оправка;
4 – эластичный бинт (кольцо); 5 – собранный магнитопровод; 6 – слой эпоксидного клея; 7
– зазор между листами стали
В ходе укладки пластин могут образоваться небольшие щели при несостыковке концов пластин. Существенного влияния на работу трансформатора этот дефект не оказывает, но необходимо стараться, чтобы таких щелей было поменьше.
Укладка и подгонка друг к другу пластин продолжается до тех пор, пока сечение обра- зовавшегося тора не будет соответствовать расчетному. После этого обе торцевые стороны смотанных в тор пластин покрывают эпоксидным клеем и оставляют сохнуть (рис. 51, г).
После отвердения клея оправку извлекают из тора и снимают жгут. При этом возможно отде- ление нескольких крайних пластин. В этом случае их лучше удалить, а не пытаться прикле- ить на место. Поэтому имеет смысл заложить в расчет несколько лишних пластин, образу- ющих сердечник. Если они и не отклеятся, их вес слишком мал в сравнении с весом всей конструкции, чтобы причинить неудобства.
После того как сердечник просох, его необходимо изолировать. Для изоляции можно использовать электрокартон толщиной 0,5–1 мм. Торцевые части сердечника изолируем с помощью картонных кругов, которые на 10–15 мм перекрывают внешний и внутренний раз- меры сердечника. Наружная и внутренняя поверхность сердечника изолируется при помощи картонных полос. Накладываем картонные полосы и круги на сердечник, а затем закрепляем их, обмотав сердечник киперной лентой или полосой хлопчатобумажной ткани. Получен- ную конструкцию покрываем лаком. После высыхания лака на магнитопровод можно укла- дывать обмотки.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
146
Сварочный трансформатор из статора электродвигателя
Использовать по два кольца в вышеописанных конструкциях приходится не столько из- за необходимости наращивания площади сечения магнитопровода, сколько для уменьшения количества витков, иначе они просто не вместились бы в узкие окна. Было бы достаточно площади сечения и одного крупного кольца: он имел бы даже лучшие характеристики по плотности магнитного потока. Изобретательская мысль нашла весьма оригинальное реше- ние этой задачи.
Многие самодельные СТ намотаны на материале магнитопровода от вышедшего из строя крупного асинхронного трехфазного электродвигателя. Такой тип двигателей наибо- лее распространен в промышленности и в оборудовании, а поскольку перегоревшие обмотки в них перематывают редко, то найти подобное железо не очень сложно. Для изготовления сварочного трансформатора подходят двигатели мощностью, близкой к 4 кВт и более.
Конструкция асинхронного электродвигателя достаточно проста – состоит он из вра- щающегося на валу ротора и неподвижного статора, впрессованного в металлический кор- пус мотора. Соединяется всё это двумя боковыми крышками, стянутыми между собой шпильками. Разобрать его очень просто, достаточно открутить гайки на шпильках крышек.
Крышки снимаем, ротор вытаскиваем и оставляем только статор, который и представляет для нас интерес (рис. 52, а).
Статор состоит из магнитопровода круглой формы, запрессованного в чугунный или алюминиевый корпус двигателя, и обмоток двигателя, плотно уложенных в продольные пазы изнутри магнитопровода. Провода необходимо полностью удалить, и делать это лучше, пока статор еще запрессован в корпусе.
Иногда удается извлечь обмотку, не повредив изоляцию проводов. Это особенно ценно,
если у проводов изоляция из стеклоткани, ведь тогда они подойдут для первичной обмотки трансформатора. А вначале нужно с помощью планки из древесины твердых пород или тек- столитовой пластины молотком выбить клинья, удерживающие обмотку в пазах.
Если же извлечь обмотку целой не удается, с одной стороны статора все выводы обмо- ток бывшего двигателя обрубают под торец острым зубилом. Можно спилить выступающие части обмоток ножовкой по металлу. С противоположной стороны провод обрезать не сле- дует – там обмотки образуют петли, за которые можно будет вытянуть оставшиеся провода.
Монтировку или мощную отвертку просовывают в изгибы петель и вытаскивают провода.
Торец корпуса двигателя при этом служит упором для рычага, образованного инструментом.
Провода выходят легче, если их сначала обжечь. Обжигать можно паяльной лам- пой, направляя струю пламени строго вдоль паза. Но надо следить, чтобы не перегреть железо статора, иначе оно потеряет свои электротехнические качества. Металлический кор- пус потом легко разрушить: несколько хороших ударов молотком – и он расколется. Главное
– не перестараться и не повредить статор.
При удалении корпуса сразу надо обратить внимание на способ крепления набора пла- стин магнитопровода. Пластины могут быть скреплены между собой в единый пакет, а могут быть просто уложены в корпус и зажаты с торца стопорной шайбой. В последнем случае при удалении обмоток и разрушении корпуса магнитопровод рассыплется на пластинки. Чтобы этого не произошло, еще до полного разрушения корпуса пакет пластин необходимо скре- пить воедино. Их можно стянуть шпильками сквозь пазы или потом проварить продольными швами, но только с одной – внешней – стороны. Сварка менее желательна, так как увели- чатся паразитные токи Фуко.
Слишком большой по площади набор пакета магнитопровода, что характерно для осо- бенно крупных двигателей, нежелателен, так как он весит избыточно много. Все лишнее