После изготовления вторичной обмотки необходимо провести настройку СТ и проверку качества сварки электродами различного диаметра. Процесс настройки заключается в следующем. Для измерения сварочного тока и напряжения понадобятся амперметр переменного тока на 180–200 А и вольтметр переменного тока на 70–80 В. Схема их подключения показана на рис. 43, а.

При сварке различными электродами снимают значения тока и напряжения сварки, которые должны быть в требуемых пределах. Если сварочный ток мал, что бывает чаще всего (электрод липнет, дуга неустойчивая), то в этом случае либо переключением первичной и вторичной обмоток устанавливают требуемые значения, либо перераспределяют количество витков вторичной обмотки (без их увеличения) в сторону увеличения числа витков, намотанных поверх сетевой обмотки.

После сварки можно разломать или распилить кромки свариваемых изделий, и сразу станет ясно качество сварки: глубина провара и толщина наплавленного слоя металла.

По результатам измерений полезно составить таблицу. Исходя из ее данных, выбирают оптимальные режимы сварки для электродов различного диаметра, помня о том, что при сварке электродами, например, ∅3 мм электродами ∅2 мм можно резать, так как ток резки больше сварочного на 25–30 %.

Эти приборы будут удобны не только для первичной настройки СТ, но и при дальнейшей его работе, в связи с чем их можно стационарно закрепить на корпусе агрегата. Однако процесс измерений может быть затруднен в связи с отсутствием рекомендованных выше измерительных приборов. В таком случае можно прибегнуть к изготовлению измерительной схемы на базе наиболее распространенного миллиамперметра постоянного тока на 1—10 мА. Она состоит из измерителей напряжения и тока, собранных по мостовой схеме (рис. 43, б).

Измеритель напряжения подключают к выходной (сварочной) обмотке СА. Настройку осуществляют с помощью любого тестера, которым контролируют выходное напряжение сварки. С помощью переменного сопротивления R3 стрелку прибора устанавливают на конечное деление шкалы при максимальном значении U_xx. Шкала измерителя напряжения достаточно линейна. Для большей точности можно снять две-три контрольные точки и проградуировать измерительный прибор на измерение напряжений.

Рис. 43. Измерение характеристик СТ:

а – схема подключения измерительных приборов; б – принципиальная схема измерителей напряжения и тока сварки; в – конструкция трансформатора тока (1 – сердечник; 2 – силовой провод сварочной обмотки; 3 – вторичная обмотка)

Более сложно настроить измеритель тока, поскольку он подключается к самостоятельно изготовленному трансформатору тока. Последний представляет собой сердечник тороидального типа с двумя обмотками (рис. 43, в). Размеры сердечника (внешний диаметр 35–40 мм) принципиального значения не имеют, главное, чтобы уместились обмотки. Материал сердечника – трансформаторная сталь, пермаллой или феррит. Вторичная обмотка состоит из 600–700 витков медного изолированного провода марки ПЭЛ, ПЭВ, лучше ПЭЛШО диаметром 0,2–0,25 мм и подключена к измерителю тока. Роль первичной обмотки исполняет силовой провод, проходящий внутри кольца и подключаемый к клеммному болту. Настройка измерителя тока заключается в следующем. К силовой (сварочной) обмотке СТ подключают калиброванное сопротивление из толстой нихромовой проволоки на 1–2 с (поскольку оно сильно греется) и измеряют напряжение на выходе СТ. По закону Ома определяют ток, протекающий в сварочной обмотке. Например, при подключении R_н = 0,2 Ом U_вых = 30 В.

Тогда

. Отмечают точку на шкале прибора. Достаточно 3–4 измерений с различными Rн, чтобы откалибровать измеритель тока. После калибровки приборы устанавливают на корпус СА.

При сварке в различных условиях (сильная или слаботочная сеть, длинный или короткий подводящий кабель, его сечение и т. д.) переключением обмоток настраивают СТ на оптимальный режим сварки, и далее переключатель измерителя можно установить в нейтральное положение.

Особенности конструкций на различных магнитопроводах

П-образный сварочный трансформатор

Наиболее распространенным типом среди сварочных трансформаторов промышленного изготовления являются всевозможные варианты П-образных трансформаторов. Велика их популярность и среди самодельных конструкций благодаря хорошим сварочным характеристикам и относительной простоте в изготовлении. Основные части любого трансформатора – катушки и набор магнитопровода – здесь обычно собирают отдельно друг от друга и лишь в конце объединяют в единую конструкцию. Это не только упрощает процесс сборки, но и повышает добротность и надежность СТ, так как можно применить и рационально разместить жесткие провода большего сечения.

Магнитопровод П-образного трансформатора состоит из набора пластин и имеет прямоугольную форму с катушками с обеих сторон на длинных частях плеч. Методики для расчета параметров такого СТ были представлены выше.

Чаще всего самым дефицитным элементом самодельной конструкции является магнитопровод. Поэтому его характеристики и становятся обычно точкой отсчета. Диапазон геометрических размеров магнитопровода вписывается в такую «формулу»: минимальный – такой, чтобы влезли катушки с проводом; максимальный – такой, чтобы можно было поднять. Сечение набора пластин при этом может лежать в интервале 25–60 см².

Магнитопровод П-образного трансформатора собирают из пластин двух типов: одинаковой ширины и толщины, но разной длины. Более длинные пластины идут на плечи катушек; короткие – на замыкающие плечи. Впрочем, и это условие может быть нарушено: магнитопровод можно собрать из пластин одинаковой длины, тогда он получится квадратным. Ухудшение сварочных характеристик в этом случае не будет слишком заметно, хотя прибавка в весе менее рационально собранного железа может стать существенной. При сборке направление пластин может чередоваться – одна через одну; или же его можно чередовать пакетами по три пластины. Последний способ распространен при промышленной сборке, но при ручном изготовлении он не даст ощутимых преимуществ, да еще придется вручную сортировать пластины по три штуки.

В самодельных и бытовых конструкциях главным образом отрабатываются самые простые схемы П-образного сварочного трансформатора, по большей части с одной из приведенных выше компоновок обмоток. Более сложные промышленные схемы с подвижными обмотками, магнитным шунтированием магнитопровода, интегрированным в магнитопровод дросселем в быту, как правило, не используются ввиду сложности реализации и значительной прибавки в весе.

Если обмотки трансформатора выполнены цилиндрическими, то теоретически на противоположных плечах должно размещаться ровно по половине первичной и вторичной обмоток трансформатора. Однако на практике это может быть и не так, особенно если катушки выполнены с регулирующими отводами.

В идеале внешняя характеристика такого силового трансформатора должна устремляться в сторону жесткой благодаря минимальному магнитному рассеиванию. Но на самом деле такие трансформаторы обладают нормальными сварочными характеристиками. И даже если они выполнены на компактных магнитопроводах с плотно сидящими обмотками, то и при этом не приходится прибегать к каким-либо дополнительным средствам улучшения горения дуги. Это подтверждают тысячи изготовленных по подобной схеме и успешно эксплуатируемых самодельных конструкций. Кроме того, такой СТ может обеспечить наивысший КПД, а значит, максимальную выходную мощность сварки. Тем более что характеристику вполне можно подправить сразу же в процессе изготовления, увеличив магнитное рассеивание путем добавления воздушных зазоров между слоями обмоток.