Рис. 54. Схемы подключения обмоток осветительного трансформатора 220–380/36 В мощностью 3,5 (2,5) кВт для проведения сварочных работ:

а – расположение катушек на магнитопроводе; б – вариант с двумя рабочими обмотками; в – вариант со всеми рабочими обмотками. Пунктиром со стрелками показаны магнитные потоки в железе (для первичных обмоток) и магнитные потоки взаимоиндукции (для вторичных обмоток)

Ввиду того что магнитный поток должен циркулировать в магнитопроводе в одном направлении – по замкнутому кругу, катушки на противоположных плечах должны создавать потоки в противоположные стороны относительно, скажем, оси центрального плеча – одна вверх, другая вниз. Так как катушки намотаны одинаково, то токи в них должны течь в противоположных направлениях. Значит, при параллельном соединении начало 1-й нужно соединить с концом 2-й, конец 1-й – с началом 2-й. Вторичные обмотки соединяются последовательно, соединяясь между собой концами либо началами (рис. 54, б). Если обмотки подключены правильно, то выходное напряжение холостого хода должно ненамного превышать 50 В.

Можно задействовать и все три катушки. Схема такого подключения приведена на рис. 54, в. Три вторичные обмотки включают последовательно. Подключение двух катушек первичной обмотки такое же, как и в предыдущей схеме. В таком режиме СТ будет работать с электродом ∅3 мм, не перегреваясь, очень долго, а дуга на электроде будет исключительно устойчива. Если же замкнуть пакетный переключатель SA1, в цепь включается третья катушка, и можно использовать электроды ∅4 мм. При работе от обычной розетки 220 В ток, потребляемый СТ с таким подключением, не превышает 20 А.

Большинство промышленных схем регулирования мощности слишком сложны для полноценной реализации на самодельных СТ, да и вряд ли оправданно их использование для бытовых нужд. Рассмотрим упрощенные, реально используемые в самодельном исполнении способы регулирования тока СТ.

Как упоминалось выше, можно регулировать ток СТ, переключая промежуточные отводы обмоток (см. рис. 38). Однако такой способ подходит больше для подстройки тока, нежели для его регулировки в широких пределах. Ведь, чтобы уменьшить ток в 2–3 раза, придется слишком увеличивать количество витков первичной обмотки, что неизбежно приведет к падению напряжения во вторичной цепи.

Самое широкое распространение получил очень простой и надежный способ регулировки тока с помощью включенного на выходе вторичной обмотки балластного сопротивления. Его сопротивление составляет порядка сотых или десятых долей ома, и подбирается оно экспериментально. Издавна с этой целью используют мощные проволочные сопротивления, применявшиеся в подъемных кранах и троллейбусах, а также отрезки спиралей ТЭНов или куски толстой высокоомной проволоки. Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой дверной пружины из стали. Балластное сопротивление можно включать стационарно (рис. 55, а) или так, чтобы потом можно было относительно легко выбрать нужный ток. Большинство проволочных резисторов высокой мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на керамический каркас длиной до полуметра. Как правило, в спираль смотана и проволока от ТЭНов. Один конец такого сопротивления подключают к выходу СТ, а конец провода «массы» или держателя электродов оборудуют съемным зажимом, который легко перебросить по длине спирали сопротивления, выбирая нужный ток (рис. 55, б). К недостаткам такого способа регулировки надо отнести громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении. Зато балластные сопротивления, пусть даже и грубой и примитивной конструкции, улучшают динамическую характеристику СТ, сдвигая ее в сторону крутопадающей.

И всё же регулировка тока во вторичной цепи СТ связана с определенными проблемами. Через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости. Кроме того, для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше, переключатели для которых являются ширпотребом. Последовательно с первичной обмоткой можно включать активные и реактивные сопротивления. Только в этом случае сопротивления резисторов и индуктивности дросселей должны быть значительно большими, чем в цепи вторичной обмотки. Так, батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов ПЭВ-50-100 суммарным сопротивлением 6–8 Ом способна понизить выходной ток 100 А вдвое. Можно собрать несколько батарей и установить переключатель. Если же нет в распоряжении мощного переключателя, то можно обойтись несколькими. Установив резисторы по схеме, приведенной на рис. 55, в, можно добиться комбинации 0; 4; 6; 10 Ом.

Вместо резисторов, которые при работе будут сильно нагреваться, можно установить реактивное сопротивление – дроссель, который можно намотать на каркасе от трансформатора 200–300 Вт, например от телевизора, сделав отводы через каждые 40–60 витков, подключенные к переключателю (рис. 55, г). Погасить мощность можно, включив в качестве дросселя вторичную обмотку такого трансформатора, рассчитанную примерно на 40 В. Дроссель можно изготовить и на незамкнутом – прямом – сердечнике. Это удобно, когда уже есть готовая катушка с 200–400 витками подходящего провода. Тогда внутрь ее надо набить пакет прямых пластин из трансформаторного железа. Необходимое реактивное сопротивление подбирают в зависимости от толщины пакета, ориентируясь по сварочному току СТ. Например, дроссель, изготовленный из катушки, содержащей около 400 витков провода диаметром 1,4 мм, набит пакетом железа с общим сечением 4,5 см² и длиной, равной длине катушки (14 см). Это позволит уменьшить ток СТ примерно в 2 раза.

Дроссель такого типа можно сделать и с плавно регулируемым реактивным сопротивлением. Надо изготовить конструкцию для регулировки глубины ввода стержня сердечника в полость катушки (рис. 55, д). Катушка без сердечника обладает ничтожным сопротивлением, а при полностью введенном стержне ее сопротивление максимально.

Рис. 55. Регулировка тока СТ:

а – нерегулируемым балластным сопротивлением; б – регулируемым балластным сопротивлением; в – магазином сопротивлений; г – переключаемым дросселем; д – регулируемым дросселем (1 – катушка; 2 – сердечник; 3 – фиксатор)

Следует отметить, что дроссель, намотанный подходящим проводом, мало греется, но у него сильно вибрирует сердечник. Это надо учитывать при стяжке и фиксации набора пластин железа. Кроме того, у трансформаторов с небольшими токами холостого хода (0,1–0,2 А) вышеописанные сопротивления в цепи первичной обмотки СТ практически не влияют на их выходное напряжение холостого хода, и это не сказывается на процессе зажигания дуги. Но у СТ с током холостого хода 1–2 А при внесении в первичную цепь балластного сопротивления выходное напряжение уменьшается уже ощутимо.

Каких-либо выраженных отрицательных влияний на зажигание и горение дуги добавленные последовательно первичной обмотке активные и реактивные сопротивления не оказывают. Однако качество дуги, по сравнению с включением гасящего резистора в цепь вторичной обмотки, все же ухудшается. Впрочем, вполне допустимо комбинировать регуляторы или ограничители тока разных типов.

Принципиальная электрическая схема этого несложного устройства приведена на рис. 56. Основные его элементы – тиристоры VS1 и VS2 – включены встречно-параллельно друг другу. Они открываются поочередно импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1 и VT2.