Плетение кресла-качалки. Секретные защелки. И это все о лоскуте...("Сделай сам" №1∙2000)

Наличие падающей ВАХ — основное отличие сварочного трансформатора от всех прочих, которые, как правило, должны иметь жесткую ВАХ. Не вдаваясь в подробности, отметим, что вид ВАХ сварочного трансформатора зависит в первую очередь от величины так называемых магнитных полей (потоков) рассеяния. Крутизна наклона ВАХ тем больше, чем больше магнитные потоки рассеяния. Следует заметить, что величина потоков рассеяния, определяющих индуктивное сопротивление трансформатора и сварочной цепи в целом, зависит также от конфигурации магнитопровода (сердечника) трансформатора, степени его магнитного насыщения и некоторых других факторов.

Для самодельных трансформаторов обыкновенно применяются либо стержневые, либо тороидальные сердечники. Причем в качестве последних чаще всего рекомендуется использовать определенным образом подготовленный статор отслужившего свой срок асинхронного двигателя или сердечник лабораторного автотрансформатора (ЛATPa) [1].

ВАХ трансформатора, изготовленного на стержневом магнитопроводе, при условии расположения обмоток на разных стержнях и определенной удаленности обмоток друг от друга, является падающей. Однако из-за малого магнитного рассеяния и, соответственно, незначительного индуктивного сопротивления обмоток крутизна падения ВАХ невелика. Поэтому сварка таким источником питания возможна только на больших сварочных токах (естественно, при условии достаточной мощности). На малых токах дуга будет неустойчива, неэластична, и для того, чтобы осуществлять сварку, например, тонкого металла, необходим немалый сварочный опыт.

Еще хуже в этом смысле будет обстоять дело, если сердечник трансформатора тороидальный. Дело в том, что тороидальный сердечник с равномерно распределенными обмотками, навитыми одна на другую, практически не дает потоков магнитного рассеяния и, следовательно, имеет очень малое индуктивное сопротивление со всеми вытекающими отсюда для процесса сварки (даже на больших токах) негативными последствиями. В то же время, следует подчеркнуть, конструкция трансформатора на тороидальном сердечнике обеспечивает наибольшую компактность.

Возникает вопрос, почему же тогда на практике осуществима сварка с помощью трансформаторов [2–9], выполненных на тороидальных сердечниках, если они по своей конструкции и в силу вышеприведенных рассуждений должны были бы иметь жесткую ВАХ. Объяснение простое: площадь сечения сердечников этих трансформаторов такова (20…50 см²), что при сварке железо их магнитопроводов работает в режиме магнитного насыщения, характеризуемом интенсивным магнитным рассеянием. В этом режиме резко возрастает индуктивное сопротивление обмоток и ВАХ трансформатора становится падающей. Однако в режиме насыщения очень сильно греется магнитопровод, и в совокупности с нагревом обмоток перегрев трансформатора ограничивает время его непрерывной работы: после сжигания нескольких электродов требуется обязательное выключение источника для его охлаждения.

Для увеличения времени непрерывной работы трансформатора можно использовать принудительное охлаждение обмоток электровентилятором [7]. Однако, как показывает опыт, с точки зрения непрерывности работы эта мера малоэффективна, хотя срок службы трансформатора, особенно у азартных, увлекающихся сварщиков, она, конечно, продлевает.

Может быть, для любительской сварки чаше всего и не требуется длительной непрерывной работы трансформатора. В то же время, если габариты и масса источника жестко не лимитированы, лучше сделать трансформатор помощнее: и надежность его выше, и сварочные возможности шире, и сваривать можно практически без перекуров. Естественно, что увеличение мощности трансформатора потребует большей мощности сети питания, что, в общем-то, для условий гаража, дачи, фермерского хозяйства и т. п. не является большой проблемой.

Кстати говоря, опасения по поводу увеличения массы и габаритов трансформатора сильно преувеличены, особенно, если сердечник будет тороидальным: примерно двукратное увеличение мощности трансформатора приводит к увеличению массы сердечника всего лишь на 30…40 %. В то же время практика показала, что увеличение сечения магнитопровода до 60…70 см² резко увеличивает надежность и улучшает эксплуатационные характеристики трансформатора как по продолжительности непрерывной работы, так и по производительности. Правда, ВАХ источника будет жесткой, и это приводит к затруднениям при сварке на малых и даже средних токах. Как же исправить положение?

В известных конструкциях любительских сварочных аппаратов на тороидальных сердечниках применяют разные способы получения падающей ВАХ: с помощью электронного регулирования [8,9 |, изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками [10], введением во вторичную цепь диодного моста с конденсаторами [11]. На наш взгляд, наиболее простой, надежный и эффективный путь для любительских трансформаторов: включить последовательно в сварочную цепь дополнительную индуктивность — дроссель.