Проанализировано много информации по теме и отобрана самая важная. Позволит сократить ваше время при повторении конструкции.
Контактная сварка получила широкое распространение для соединение аккумуляторов 18650, сварки тонких металлических пластин, проволоки и т.д.
Можно приобрести малогабаритные аккумуляторные варианты с платами управления на полевиках, но отзывы о них неоднозначные. Хорошие контактные сварки стоят не дешево.
А тут еще попался трансформатор от микроволновки и сомнения окончательно развеялись. Решил собрать на нем.
Трансформатор вот такой.
В обозначении модели присутствует код 6170W1D098L. Это типичный код для трансформаторов, используемых в микроволновых печах LG. Эти трансформаторы обычно имеют выходную мощность в диапазоне 700–1000 Вт для питания магнетрона.
Скорее всего, данный трансформатор имеет мощность около 700 Вт, что также подтверждается первой частью кода «6170W1D098L» (часто цифра рядом с W указывает на мощность — здесь W1 ≈ 700 Вт).
К тому же он имеет обмотки намотанные алюминиевым проводом и время непрерывной работы до 30 мин. Конечно, лучше для сварки обмотки из медного провода и мощность более 1000Вт. Но я решил измерить параметры трансформатора и просчитать его способность работать в качестве контактной сварки.
Габаритные размеры трансформатора.
90х76мм, толщина набора пластин 65мм, средний стержень 30мм.
Сопротивление первичной обмотки 2,5 Ом.
Сопротивление вторичной высоковольтной которую нужно убрать 206 Ом. У высоковольтной обмотки один конец соединен с сердечником.
Есть еще накальная обмотка 4 витка которая в режиме ХХ выдает 3,5В.
Предварительные расчеты показали, что для сварки одного пятна диаметром около 3 мм и толщине металла до 1 мм требуется энергия до 800 Дж. Трансформатор с габаритной мощностью около 700 Вт, способен выдать энергию до 750 Дж в импульсе длительностью до 0,2 сек.
Намотаем вторичную обмотку и проверим.
Высоковольтную обмотку нужно аккуратно срезать ножовкой по металлу с обеих сторон, чтобы не задеть первичную и выбить пробоем витки из окна магнитопровода. Так же аккуратно выбиваем два магнитных шунта из того же окна. Вот что должно получиться.
После того как смотали накальную обмотку измеряем длину провода. Длина провода накальной обмотки составила 110 см. Это нам ориентир для длины провода, которым будем мотать свою вторичную обмотку. Нужно выбрать немного большую длину с учетом длины выводов для наконечников и того, что провод будет толще. Я взял провод сечением 35 кв мм длиной 130 см. Площадь окна 28х13=264 кв мм. Многожильный гибкий обязательно медный провод сечением 35 кв мм для 3х витков требует суммарную площадь без изоляции 105 кв мм. Толстую изоляцию провода нужно снять и одеть термоусадку. Если термоусадка толстая, то в 1 слой если тонкая то в 2 слоя. Сечению провода можно придать овальную форму для лучшей укладки в окно магнитопровода.
Мотаем три витка вторичной обмотки.
Подключаем первичную обмотку к сети 230В и измеряем напряжение ХХ вторичной обмотки. Оно составило 2,73В. Измеряем ток ХХ первичной обмотки, он составил 4,7 А. Измеряем ток первичной обмотки при КЗ вторичной. Он составил 15 А. У меня клещи до 400А, поэтому при измерении тока КЗ во вторичной обмотке показания зашкалили. Ток КЗ вторичной обмотки измерил косвенно, а именно, при КЗ измерил напряжение на клеммах вторичной обмотки. Оно составило 0,6В (при ХХ было 2,7В). Используя удельное сопротивление 1 кв мм меди определил сопротивление провода вторичной обмотки. Оно составило 0,00065 Ом. Значит ток вторичной обмотки 0,6 В : 0,00065 Ом = 923 А.
Из теории имеем следующую информацию.
Согласно расчетам для контактной сварки одной точки двух стальных пластин толщиной до 1 мм требуется примерно 150–800 Дж энергии, в зависимости от условий и КПД оборудования.
Система с трансформатором 700 Вт, вторичным напряжением 2.73 В и импульсом ~0.2 сек подаёт около 750 Дж, что достаточно для сварки стальных пластин толщиной до 1 мм.
При напряжении холостого хода вторичной обмотки 2.7 В и токе первичной обмотки 15 А при коротком замыкании, ток во вторичной обмотке при ее коротком замыкании составит приблизительно 1222 Ампер.
Методика расчета такая:
- Найти полное эквивалентное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной стороне, используя данные первичной обмотки при КЗ.
- Z1кз=U1/I1=220В/15А=14.67Ом
- Коэффициент трансформации k=U1/U2xx=220В/2.7В=81.48
- Zкз=Z1кз/k2=14.67Ом/(81.48)2≈0.00221Ом
- Рассчитать ток короткого замыкания во вторичной обмотке.
- I2кз=U2xx/Zкз=2.7В/0.00221Ом≈1221.7А
Как видим реально измеренный ток вторичной обмотки косвенным путем составил 923 А.
Теперь самое главное минимизировать потери. Для этого важно сделать хорошие медные наконечники. Как делать корпус и наконечники описывать не буду, дело это простое, вариантов в интернете много.
Проверил возможности сварки на нагреве гвоздя диаметром 4 мм.
Работает хорошо.
Чтобы не перегреть аккумулятор 18650 при сварке шин нужен таймер . На Али стоит около 10 $. Схема его подключения следующая.
Как видно из схемы, нужен еще трансформатор мощностью около 10 Вт со вторичной обмоткой на напряжение около 12В и педаль, для удобства работы. Трансформатор нужен обязательно. Постоянное напряжение на плату подавать нельзя, не будет работать схема контроля фазы перехода через ноль.
После сборки сварка показала хорошие результаты. Надежно варит ленту 0,1мм, 0,15мм.
Сварочные точки без перегрева, на малой длительности таймера. При отрыве на ленте дырки. Это говорит о прочности сварки.
Проверил как варит проволоку диаметром до 3,5 мм.
Тоже вполне прилично.
Вывод, даже на трансформаторе мощностью около 700 Вт, с обмоткой из алюминия, можно изготовить контактную сварку для выполнения самых необходимых работ.
И еще, если не нужно сваривать аккумуляторы, таймер можно не приобретать вообще. Понадобится кнопка на ток более 15 Ампер. Например, такая. Подключать кнопку в разрыв первичной обмотки трансформатора сварки. Контакты задействовать нормально разомкнутые.
Если хотите универсальную сварку с ручным режимом и таймером, можно доработать таймер и он будет иметь ручной и автоматический режим. В интернете есть видео на эту тему. Посмотреть можно здесь.
Там предлагается такая доработка.
Но в комментариях есть критика такого метода и я ее разделяю. Суть в том, что при использовании такого принципа замыкается на землю выход микросхемы 74НС14 которая управляет оптроном. Выход 74НС14 согласно ее DataSheet имеет такую схему.
Когда мы переводим в ручной режим, происходит КЗ выхода на землю. При этом ток верхнего полевика ни чем не ограничен. Автор говорит, что все работает, но это благодаря внутренней защите микросхемы и естественно долго продолжаться не может.
Для устранения этого недостатка я предлагаю использовать следующую схему.
В этом принципе выход 8 микросхемы 74НС14 при включении ручного режима отключается от оптрона. При нажатии педали катод управляющего светодиода оптрона подключается к земле. Мощный симистор будет открыт пока нажата педаль. Если переключатель в положении таймера, все работает как и без доработки. Дорожку соединяющую выход 8 74НС14 с выводом 2 оптрона резать не нужно. Достаточно отпаять вывод 2 оптрона от контактной площадки платы и приподнять его. Средний контакт переключателя паять к приподнятой ножке оптрона, один крайний к контактной площадке платы, а другой крайний к выводу педали, как показано на фото ниже.
Теперь мы можем переключать режим работы контактной сварки в ручной или через таймер. Особой необходимости в доработке я не вижу, если нужно проварить какие-то детали, можно выставить максимальную длительность импульса (50 х20мс) = 1000мс или 1 сек и максимальную мощность 99%. Педаль можно нажимать несколько раз подряд. При этом свариваемые детали не успевают остыть и хорошо провариваются. Зато мы не отключаем коммутацию симистора при переходе синусоиды через ноль, как это происходит в ручном режиме.
В итоге получилась вот такая сварка.
