Изготовление сварочного выпрямителя на базе сварочного трансформатора переменного тока

В сложившихся условиях экономического кризиса, возможно есть смысл в модернизации сварочного аппарата переменного тока в сварочный выпрямитель.
Инверторные сварочные аппараты стали менее доступны (я про нормальные), а комфортно и качественно варить-то хочется. Тем более, что сварочник переменку можно найти довольно дёшево, а если он уже есть в наличии - то уже легче.
Минусы - вес, габарит, более низкий КПД.
Плюсы - дешевизна (относительная), простота в обслуживании, выносливость.
Составные части блока выпрямителя:
- диодный мост;
- блок конденсаторов;
- дроссель;
- вольтдобавка.
Во вложениях отчет о сборке сварочного выпрямителя. Собирался в 2011году, поэтому стоимость компонентов указана в ценах на тот период.
Оба блока (сварочный аппарат и блок выпрямителя) оснащены вентиляторами принудительного охлаждения, финальный вид сфотографирую позже.

 

Схема отдельно:

 

Решил "вытащить" текст отчета - во вложении (пост #1) почти никто не читает:

Все началось с того, что попробовал поработать на инверторном сварочном аппарате (это был ИИСТ-140) и увидел разницу между сваркой на переменном и постоянном токах. «Загорелся» идеей дооборудования уже имеющегося сварочного аппарата сварочным выпрямителем. В первую очередь побежал на рынок и приобрел диодный мост на базе 4-х диодов В-200 с радиаторами (290грн.), радостно подключил и … к моему сожалению особой разницы не заметил (с 50-ти Гц переменки получилось 100Гц пульсирующей постоянки).
После поковырялся в интернете и понял, что диодный мост - это только начало. Нужны еще емкость (конденсаторная сборка) и дроссель.
Начал с дросселя. Провел простейший эксперимент – 25 витков сварочного кабеля на сердечнике из лома. Результат порадовал - шов стал более гладким, разбрызгивание уменьшилось, дуга стала более стабильной. Решил продолжить модернизацию.
По случаю прихватизировал 3-х фазный транс на 42В 2,5кВт (от строительного вибратора) и из 2/3 собрал 1-й вариант дросселя используя существующие обмотки без их изменения – 35х2 витков шины алюминиевой сечением 20мм2 (железо описано в схеме). Результат порадовал еще больше – разбрызгивание практически пропало, дуга стала намного стабильней (по сравнению с дросселем на ломе), звук при сварке шипящий без треска, но сила тока на выходе уменьшилась (сказалось индуктивное сопротивление дросселя). Начал работать над облегчением розжига электрода, пришел к выводу, что без конденсаторной сборки не обойтись.
Проработал несколько схем вольтдобавки (для облегчения розжига), остановился на вольтдобавке по принципу удвоения (см. схему) – понравилась своей простотой. При включении вольтдобавки первичный розжиг значительно облегчался, вторичный вообще выполнялся в одно касание, увеличился ток, но немного увеличилось разбрызгивание. Недостаток схемы – нерациональное использование емкости конденсаторов при их последовательном подключении и слишком высокое напряжение ХХ (от 100В и выше, в зависимости от варианта подключения первичной обмотки 1п…4п). Начал работать над сборкой батареи из конденсаторов.
Первая батарея из конденсаторов состояла из 12шт х 2200мФ (300грн). При подключении дуга еще более стабилизировалась (не залипала при утыкании в сварочную ванну, тянулась до 2см при отведении электрода), добавился ток, улучшился шов, минимальный вольтаж ХХ поднялся до 50В (без вольтдобавки). Пришел к выводу, что вольтдобавку буду использовать по мере требования для деликатных работ требующих быстрого точечного розжига электрода в одно касание, в сухом помещении (из-за высокого вольтажа). Начал проработку варианта со снижением напряжения ХХ при вольтдобавке.
Следующим этапом добавил вторую батарею из 12шт х 2200мФ (300грн), перемотал силовой дроссель (параметры см. в схеме), намотал малый дроссель для ограничения тока вольтдобавки (параметры см. в схеме), для снижения вольтажа вольтдобавки выполнил дополнительный отвод от вторичной обмотки СА (см. схему и фото 1). Таблица «Характеристики сварочного аппарата и блока выпрямителя» приведена в схеме.

Приступил к сборке (см. фото 3-6).

Экспериментально-сборочный период растянулся с января по июнь 2011г. Результатом очень доволен. Характеристики сварочного выпрямителя указаны на схеме. Вентиляторы принудительного охлаждения, автомат, розетка на схеме условно не показаны.

Возможности сварочного выпрямителя:
Сварка нержавейки.
Пробовал наши электроды ЦЛ-11 Ø3 и их турецкий аналог Magmaweld EI-347 Ø3,25.
Наши совершенно не понравились – затрудненный розжиг, обмазка сгорает быстрее электрода, варить нужно на длинной дуге иначе залипает. Шов нормальный, варил горизонтально, возможно с остальными пространственными положениями шва могут быть проблемы. Электроды брал на рынке поштучно несколько штук, возможно некачественные.
Турецкие очень понравились – легкий розжиг, дуга стабильная, звук ровный шипящий, шов гладкий, создалось впечатление, что для сварки нержавейки требуется меньший ток чем для черного металла. Электроды брал на рынке 10шт в герметичной упаковке;
Сварка электродами постоянного тока УОНИ 13-55.
Очень понравились – в обычном режиме (ХХ 50В) розжиг немного затруднен (не критично), с вольтдобавкой (ХХ 75В) значительно лучше, шлака мало, дуга стабильная, укладка металла более контролируемая чем на электродах АНО-4,21,36, присутствует легкое потрескивание (возможно отсырели), шов гладкий немного матовый;
Сварка электродами АНО-4,21,36, 6013
По сравнению с переменкой просто великолепно. На постоянке идут даже старые немного отсыревшие электроды, которые залипали на переменке. Больше всего нравятся АНО-21, хорошо варят на малых токах, не требовательны к обработке поверхности свариваемых деталей. Более требовательные к обработке поверхности АНО-36 и 6013 (они вообще практически одинаковые). АНО-4 каких либо своих отличий не имеют (я не заметил).
Сварка электродами МР-3.
В обычном режиме (ХХ 50В) затруднен розжиг (по инструкции для них напряжение ХХ 70В), с вольтдобавкой (ХХ 75В) значительно лучше, дуга стабильная, шов хороший немного матовый (во многом похожи на УОНИ 13-55). Преимуществ электродов МР-3 над АНО-4,21,36 не заметил, немного меньше шлака. Из-за требовательности электродов МР-3 к ХХ 70В использовать не вижу смысла.

В ходе экспериментов и анализа различных схем пришел к следующим выводам:

Токоограничивающий резистор после конденсаторной сборки не нужен при наличии дросселя на нормальном железе с количеством витков >35 (определил опытным путем на железе своего дросселя, подключая одну обмотку до и после перемотки – 35 и 45 витков соответственно). При параметрах силового дросселя и конденсаторной сборки, указанных в схеме, нет «прострелов» при прикасании электрода к детали. Некоторые отказываются от конденсаторной сборки, оставляя один дроссель. Но без ее подпитки эффект от дросселя не полный. Дроссели, намотанные на железе от ТС-270 – слабоваты, наиболее эффективные дроссели собираются на железе, составляющем ≥50% от железа сварочного трансформатора;
Но тут может быть двоякое мнение, смотря какие требования предъявлять к сварочному выпрямителю. Если нужен сварочный выпрямитель с небольшим массогабаритом, с пульсацией, сглаженной до уровня минимального комфорта (чтобы сварочный ток не падал ниже 10А), то можно обойтись небольшим дросселем без конденсаторной сборки. Результат будет лучше, чем на переменке. Но тогда возникнут проблемы при использовании электродов УОНИ и при сварке нержавейки, хотя, судя по отзывам, не все инверторы позволяют нормально работать с УОНИ;
Эффекта от установки диода подключенного параллельно нагрузке (см. схему) не заметил, но оставил – на всякий случай;
Подключение конденсаторной сборки лучше выполнять перед дросселем (см. схему), а не в его среднюю точку как на некоторых схемах приведенных в литературе;
Учитывая немалый массогабарит получившейся установки (вес сварочного аппарата + блок выпрямителя = около 50кг), напрашивается основной вывод – она предназначена для полустационарного использования с редкими выездами. Если нужен мобильный вариант – нужно покупать инвертор. Если начинаешь с нуля – нужно покупать инвертор потому, что СА с самодельным выпрямителем тоже потребует основательных капиталовложений (кроме того случая когда можно многое найти бесплатно). У меня примерно 1200грн. ушло на выпрямитель и это притом, что железо для дросселей, материалы для их намотки, материалы для корпуса выпрямителя, для тележки достались бесплатно. СА куплен 10 лет назад за 270грн., а сейчас подобные стоят на рынке 1000-1200грн. Значит, начиная с нуля, на все уйдет свыше 2300грн. + работа + потраченное время. За 2300-3000грн. можно приобрести довольно приличный сварочный инвертор. Конечно надежность, мощность и ПВ инверторов в этом ценовом диапазоне ниже, чем у моего сварочного выпрямителя, но Ø4 я варю очень редко (практически вообще не пользуюсь). Учитывая вышесказанное, наметил в перспективе покупку инверторного сварочного аппарата.


Все вышеизложенное является моим личным мнением, которое основано на проработке множества схем сварочных выпрямителей описанных в литературе и выложенных на различных форумах. В сварочном деле я не профессионал (по образованию инженер-строитель), разрядов не имею, просто мне нравится работать с металлом, для меня это хобби. Знания в области радиотехники у меня базовые. Буду рад услышать полезные советы и конструктивную критику.

С уважением, Александр.

Фото во вложении к посту #1.

 

@авк76,
У мене на тороіді зварка, і дросель, без вольтдобавки, конденсатори щось не витримують.
Вже дуже багато років, робота СУПЕР.

 

@leshiy_40,
Вольтдобавка більш потрібна при роботі на просадженій мережі (компенсує падіння напруги ХХ), або при роботі у майстерні з дрібними деталями, на яких потрібне розпалювання електрода з одного дотику. На вулиці використання вольтдобавки (особливо при підвищеної вологості) небажане. Взагалі – це дуже корисна функція.
Що стосується конденсаторів – в мене вони номіналом до 160В, брав з запасом.

 

не совсем понятно как организован дроссель с зазором. Можно для чайника расжевать подробнеее и фото не помешало бы.

 

Дроссель в виде обычного трансформатора с двумя катушками на прямоугольном железе. Сердечник из трансформаторного железа собирается разомкнутым с диэлектрическим зазором 2-3мм.
Схема (с фото не получится - много разбирать):

 

@mugambo2005, мне на почту пришло сообщение с форума:

"авк76, пользователь mugambo2005 ответил(а) в отслеживаемой Вами теме на сайте "Форум "Країна майстрів"".
Изготовление сварочного выпрямителя на базе сварочного трансформатора переменного тока
В чем выгода такого построения сварочного аппарата?"

А на форуме сообщения нет.Вы его удалили?
А выгода очевидна - на базе имеющегося сварочного трансформатора собрать аппарат не уступающий по качеству сварки сварочным инверторам, с возможностью варить нерж. электродами и капризными УОНИ, с хорошим поджигом, не боящийся просаженных сетей. Это "плюсы", а "минусы" я описывал выше.
Возможно, тема немного устарела (собирал аппарат и писал отчет в 2011г.) в виду того, что сварочные инверторы стали более доступны. Я уже писал, что если начинать с "0", то лучше купить инвертор (в 2013г. я приобрел Патон ВДИ-160Р). Но если есть в наличии материалы и желание - можно сделать самодельный сварочный выпрямитель.

 

Прочитал просто ваш третий пост с самокритикой.

 

Создав эту тему я не агитирую делать именно так, а информирую о возможности сделать. Может кому-то пригодится.