Контактная сварка из сварочного трансформатора
Обычно, контактные сварки делают из трансформаторов от микроволновых печей. Я решил изменить эту традицию и собрать простую и доступную установку для контактной сварки из сварочного трансформатора, который наверняка найдётся в хозяйстве у многих любители помастерить. Тем более, что трансформатор от сварочного аппарата гораздо мощнее, чем любая микроволновка. Это означает, что такой аппарат можно использовать не только для сварки аккумуляторных батарей, но и для изготовления корпусов для Ваших самоделок.
Сперва, предлагаю на моём YouTube канале посмотреть видеоклип:
Для реализации этого проекта понадобятся следующие материалы и инструменты:
Материалы:
— трансформатор сварочного аппарата;
— трансформатор маломощный для питания контроллера — 9…12V/300mA;
— контроллер точечной сварки NY-D01, 100А;
— педаль или кнопка для включения контроллера;
— провод медный многожильный — S=25…50mm2 — 3…4m.;
— электроды: стержень медный d=3 — 4mm — 30…40mm — 2шт.;
— колодки электромонтажные латунные или медные — 2шт.;
— полоска текстолита (15mm x 50mm);
— корпус для устройства: пластмассовый контейнер (или любой другой подходящий по размерам);
— скотч армированный термозащитный или тряпочная изолента;
— электрические провода и разъёмы;
— стяжки монтажные пластиковые;
— и другие расходники (термоусадка, скотч, и.т.д.).
Инструменты:
— паяльник и расходники к нему;
— мультиметр;
— УШМ (болгарка);
— штангенцыркуль, рулетка;
— наждачная бумага разной зернистости;
— нож монтажный;
— кусачки, отвертка, и другой инструмент.
Пример схемы подключения устройства
Передо мной стояла задача: собрать точечную сварку для сборки батареи электровелосипеда, состоящую из литий-ионных аккумуляторных банок стандарта 18650. Перед этим, я уже собирал подобные аккумуляторные батареи методом пайки. А для литий-ионных аккумуляторов нагрев с помощью паяльника нежелателен, и даже опасен. Поэтому дождавшись прихода контроллера для контактной сварки, я взялся за изготовление аппарата. Сразу же скажу, что цель стояла изготовить рабочую модель контактной сварки невзирая на её внешний вид. Поэтому в дальнейшем аппарат предстоит усовершенствовать и облагородить.
Сварочный трансформатор который использован в данной самоделке намного превышает необходимую мощность для сварки никелевой ленты литий-ионных аккумуляторов. Вы же можете использовать трансформатор с магнитопроводом меньшей мощности и размеров. Хотя у меня и валяется небольшая старая нерабочая микроволновка, я не рискнул использовать её трансформатор для этой самоделки. Учитывая опыт других ютуберов, трансформатор для контактной сварки, который они используют в качестве донора от микроволновок, зачастую является слишком маломощным.
Этот сварочный аппарат изготовлен мною в далёких восьмидесятых, прошлого века. Мне было 16 лет, и помимо того, что я ходил в радио кружок, у меня был друг электронщик по призванию и электрик по принуждению. Он меня вдохновил и помог с материалами. Благо, в те времена материалы были практически бесплатны и хорошего качества. Таким образом сварочник получился добротным и увесистым.
Первичная и вторичная обмотки сделаны из медного провода. Квадратура вторички примерно составляет 40-45 квадратных мм. Помню, что я тогда рассчитывал этот сварочный аппарат для работы с электродами диаметром от 2 до 6 мм. При этом для сварочных работ с четвёркой, ток должен составлять 130-150 А. Исходя из этого, моя сварка имеет рабочий ток около 150 — 180 А. Этот трансформатор стержневого типа с размерами магнитопровода 27х38х70 см, а общий вес составляет примерно 40-45 кг. В основном трансформаторы для сварок делаются стержневого типа и имеют более высокий КПД, с большей плотностью токов в обмотках по сравнению с трансформаторами броневого типа. А в микроволновках, использованы броневые трансформаторы, поэтому разница в эффективности — очевидна. Обмотки намотаны одна поверх другой. Зазоры между обмотками стержней составляют несколько сантиметров, поэтому позволяют использовать одно или два плеча трансформатора для дополнительной обмотки контактной сварки. Я экспериментировал, намотав по несколько витков провода и на одной обмотке и на обеих. Число витков должно быть таким, чтобы на выходе напряжение составляло около 4 В.
Итак, собрав все нужные материалы для изготовления точечной сварки я приступил к её сборки. Но, не тут-то было. Оказалось что контроллер для управления устройства — нерабочий! Китайские «спекулянты» прислали мне бракованную плату контроллера. Не зря же, мне этот контроллер обошёлся в 13 долларов!). Вместо того чтобы отправлять изделия продавцу в Китай, с последующим возвращением денег, я решил найти причину не рабочей высоковольтной части устройства. Низковольтная часть была рабочей. Первым делом, я проверил с помощью лампочки на 12В и аккумулятора — симистор BТА100-800В.
Далее проверил оптрон. Первичная цепь оптрона со светодиодом оказалась рабочей.
Также, подав минус от контроллера на вторую ножку, можно проверить работу оптрона и в то же время, в дальнейшем подключив отдельную кнопку можно устроить для контактной сварки — ручной режим управления. А вторичная цепь оптосимистора, не открывалась.
Таким образом, мне просто повезло с бракованной деталью). Поискав в своих закромах, я нашёл оптосимистор (с платы кондиционера) помощнее чем МОС3021 — TLP3616. Припаяв его вместо старого, высоковольтная часть сразу же заработала.
Закончив с электроникой, можно приступить к изготовлению электродов для контактной сварки. Для этих целей я нашёл у себя медные и латунные стержни, от проводов и других изделий. В качестве рабочего прототипа, я выбрал медный стержень диаметром 4,2 мм.
Отметив по длине 40 мм его нужно заострить, используя для этого шлифовальный круг установленный на болгарке. После этого, его нужно отшлифовать мелкозернистой наждачной бумагой. Конец не должен быть сильно заостренным, его надо немного притупить с помощью надфиля. Из-за большого диаметра стержня, заостренная форма была изменена по направлению к центру контактной зоны. Помимо медных электродов, я изготовил экспериментальные электроды диаметром 3 мм из латунного сплава.
Их, я обработал с помощью той же болгарки, но для придания конусообразной формы дополнительно использовал шуруповёрт. В процессе испытаний оказалось что латунные электроды очень быстро выгорают и не дают должного эффекта при сварке. Поэтому, остановился на медных электродах как наиболее эффективных. Их нужно закрепить в латунные колодки, а между ними добавлена текстолитовая прокладка, в качестве диэлектрика. Всё это скрепляется с помощью стяжек и подключается к проводам контактной сварки.
В качестве проводов для вторичной обмотки, я испытывал многожильный провод, диаметром примерно 5-6 мм. Примерный расчёт проводника оказался в пределах 25-28 квадратов.
Расчёт делается по формуле:
S = π/4 * D2
Из-за отсутствия других проводов сперва, я использовал провод применявшийся на моей сварке в качестве держателя электрода. Намотав 3-4 витка провода на одно плечо трансформатора, а также на обеих, я провёл испытания контактной сварки. Испытав разные напряжения — от 2 до 7 В, остановился на назначении в 7 В. Потому, что эти 7 В были изначально заложены в выводы обмотки сварочного трансформатора. В процессе работы, напряжение сварочного импульса снижалась примерно до 4 В. В связи с отсутствием таковых клещей, мне не удалось выявить максимальный рабочий ток трансформатора. Но, при установке 100% мощности на контроллере аппарата, ток вторичной обмотки был настолько высок, что сбивал автомат сети — на 25 А.
Для подключения держателей электродов, из-за отсутствия другого гибкого провода я использовал провода с сечением примерно 25 квадратных мм. А проводка вторичной обмотки, на сварочном трансформаторе сделанная из медной шины 8…9mm х 5mm, Что означает примерное сечение проводника в 40-45mm2 (квадратов).
Для сварки литиевых аккумуляторов 18650 я применял зазор между электродами в 3 мм.
В качестве включение таймера контроллера была использована самодельная педаль сделанная на основе кнопочного выключателя — 2,5 А/220В.
Во время работы над сваркой аккумуляторов, я использовал минимальное значение таймера контроллера контактной сварки (20-30 миллисекунд). А мощность была установлена в пределах 60 — 70%. Никелевая лента (0,15мм) сваривалась по-разному, на разных поверхностях. Поэтому, значение мощности нужно менять в зависимости от толщины металла. На плюсовой клемме аккумулятора, токовый импульс иногда пробивал поверхность. Поэтому, нужно чередовать значение мощности на разных поверхностях материалов.
На фотографиях ниже Вы можете видеть сборку аккумуляторной батареи 10S4P.
Работой самодельной сварочной контактной сварки, я остался доволен. Но, в связи с высокой мощностью трансформатора при работе с данным аппаратом нужно быть осторожным в подборе временного интервала сварочного импульса, а также в регулировке его мощности.
Такой аппарат запросто можно использовать в качестве споттера для ремонта автомобильных кузовов, а также для сварки других металлических изделий. Увеличив сечение провода, в дальнейшем, попробую испытать его на других более толстостенных материалах. Также, можно сделать разные держатели для электродов в зависимости от сварочных работ.
Желаю вам креативности и полезных самоделок. С уважением, FLOMASTER.
Источник: