Сборка своими руками баластника для сварочного аппарата, плюсы и минусы самодельного устройства

Сборка своими руками баластника для сварочного аппарата, плюсы и минусы самодельного устройства

Обычно в сварочных работах используется низкое сопротивление, так как благодаря этому энергия тока не теряется. Это достигается использованием в качестве проводников материалов с низким сопротивлением.

Баластник нужен для того, чтобы создать искусственно повышенное сопротивление, что может быть необходимо в некоторых ситуациях.

В этом случае значение тока тоже выше, чем нужно, и его необходимо отрегулировать. Сварочный баластник помогает провести сваривание быстрее и проще.

Назначение и принцип работы

Качественное выполнение сварочных работ с применением простейших сварочников возможно только при регулировке рабочих параметров выходного тока. Сопротивление должно меняться в необходимом диапазоне, такой эффект достигается с помощью регулятора. Мощность амперного балласта напрямую зависит от количества витков (секций), по которым перемещается бегунок, меняя длину электрической цепи. Рубильник разрывает ее при необходимости.

У балластного реостата для сварочного аппарата две основные функции:

• дискреция электросопротивления под значения сварочного тока;
• компенсация вольт-амперных скачков при розжиге дуги, переносе металла.

Набор сопротивлений из константана не критично нагревается при подаче напряжения. По принципу действия реостатное устройство – параллельно соединенные пластины или металлическая пружина. Регулировка длины цепи ступенчатая. В основе работы реостата – физический закон Ома. Электроимпульс высокого напряжения «гасится», натыкаясь на балластное препятствие, ампераж снижается за счет возрастания параметра «R». Балласт сопротивления позволяет работать на высокочастотных токах, сваривать тонкие детали, соединять заготовки из алюминия, нержавеющих сплавов.

Балластный реостат РБ-302

Используется для ступенчатого управления силой сварочного тока в операциях ручной и полуавтоматической сварки или наплавки покрытий при помощи металлических электродов. Работает совместно с генераторами и многопостовыми сварочными выпрямителями. Рассчитан на поддерживание напряжения на дуге в пределах 27…30 В, предельное напряжение не может превышать 70 А при критическом падении на зажимах – 30 А. Охлаждение – воздушное, рекомендуемое значение ПВ — продолжительности включения составляет 60…65 % (если продолжительность сварочного цикла превышает 10 мин, то значение ПВ необходимо уменьшать).

Реостат РБ-302 может работать от сети напряжением 220 и 380 В, и с любым основным источником сварочного тока, кроме сварочных трансформаторов ТСД-300 и сварочных выпрямителей ВС-400 и ВС-600. В этих случаях необходимо подключать два балластных реостата, которые соединяются параллельно. Сила тока при этом увеличится вдвое.

Балластный реостат модели РБ-302 имеет два рабочих диапазона сварочных токов: 5 А и 10 А, при этом наименьшее значение разности токов в различных ступенях составляет 10 А. Число ступеней регулировки – 6, их включение и выключение производится при помощи контактных ножей. Плата веток регулирования собрана на фехралевых жаропрочных проволоках диаметром 2,2 мм, для электроизоляции используются профилированные керамические пластины.

Периодический контроль за работой балластного реостата РБ-302 производится путём измерения фактического сопротивления изоляции относительно заземлённого корпуса агрегата: соответствующее значение должно быть не меньше 500 кОм.

Разновидностью указанной модели является балластный реостат типа РБ-302У2, который снабжён дополнительной изолирующей крышкой и улучшенной электроизоляцией. Это позволяет использовать аппарат вне помещений, и вести безопасную сварку в условиях повышенной влажности окружающего воздуха, либо при активном ультрафиолетовом излучении.

Устройство

Основа любого балластника для сварочных аппаратов – металл, выполняющий функцию электробалласта. Величина нагрузки меняется регулятором. Это по сути – подвижный контактный элемент, закрепляемый на линейной поверхности электрического приспособления. Поскольку он ограничивает часть электрической цепи, один из полюсов должен быть с клеммой, чтобы присоединяться к электроду или «массе». Устройство довольно простое, понятное школьникам, изучающим раздел «электричество».

Приспособления секционного типа оснащаются дополнительными рубильниками, включающими секции в общую цепочку. При закрытом положении секции не задействуются, на них не поступает напряжение. При монтаже балластных реостатов большое внимание уделяется корпусу. Он должен выдерживать тепловую нагрузку, создаваемую при работе. На фабричных вариантах все элементы управления, включая тумблеры, обычно расположены на общей панели. Обычно предусмотрены кулерные системы охлаждения, вентиляторы. Они увеличивают рабочий цикл, оборудование не потребуется регулярно выключать или одновременно подключать к сварочному аппарату несколько подобных приспособлений к одному сварочному аппарату.

Схема устройства балластного реостата для сварочного аппарата

Регулировка сварочного тока

Существуют различные способы регулировки сварочного тока, но, можно сказать, что самое широкое распространение в народе получил очень простой и надежный способ регулировки тока — с помощью включенного на выходе вторичной обмотки балластного сопротивления. Способ не только прост и надежен, но к тому же полезен, так как улучшает внешнюю характеристику трансформатора, увеличивая крутизну ее падения. В некоторых случаях балластные сопротивления применяются сугубо для исправления жесткой характеристики сварочного аппарата.

Величина балластного сопротивления для регулятора сварочного тока составляет порядка сотых-десятых долей Ома и подбирается, как правило, экспериментально. В качестве балластного сопротивления издавна применяются мощные проволочные сопротивления, использовавшиеся в подъемных кранах, троллейбусах, или отрезки спиралей ТЭНов (теплоэлектронагревателей), куски толстой высокоомной проволоки. Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой дверной пружины из стали. Балластное сопротивление может включаться либо стационарно.

Нихромовая проволока в качестве балластного сопротивления (диаметром 4 мм и длиной 8 м). Проволока может быть и меньшего диаметра, и при этом будет нужна меньшая длина, но она будет больше нагреваться.

Регулирование сварочного тока балластным сопротивлением

Большинство проволочных резисторов большой мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на керамический каркас длиной до полуметра, как правило, в спираль смотана и проволока от ТЭНов.

Если резистор изготовлен из магнитных сплавов, то в случае его спиральной компоновки, а тем более с какими-либо стальными элементами конструкции внутри спирали, при прохождении больших токов спираль начинает сильно вибрировать. Ведь спираль — это тот же соленоид, а огромные сварочные токи порождают мощные магнитные поля.

Уменьшить влияние вибраций можно, растянув спираль и зафиксировав ее на жесткой основе. Кроме спирали, проволоку можно сгибать также змейкой, что тоже уменьшает размеры готового резистора. Сечение токопроводящего материала резистора следует подбирать побольше, потому что при работе он сильно греется.

Слишком тонкая проволока или лента будет раскаляться докрасна, хотя даже это, в принципе, не исключает эффективность использования ее в качестве регулятора тока для сварочного аппарата. О реальном значении сопротивления балластных проволочных резисторов судить трудно, так как в нагретом состоянии свойства материалов сильно меняются.

Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. Через регулирующие устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости. Другое неудобство — переключение. Для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200А.

Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи примерно в пять раз меньше, переключатели для которых являются ширпотребом. Последовательно с первичной обмоткой, так же, как и в предыдущем случае, можно включать балластные сопротивления. Только в этом случаи сопротивление резисторов должно быть на порядок большим, чем в цепи вторичной обмотки.

Так, батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов ПЭВ-50. 100 суммарным сопротивлением 6-8 Ом способна понизить выходной ток вдвое, а то и втрое, в зависимости от конструкции трансформатора. Можно собрать несколько батарей и установить переключатель. Если же в распоряжении нет мощного переключателя, то можно обойтись несколькими выключателями.

Установив резисторы по схеме изображенной ниже, можно, например, сделать регулятор сварочного тока с комбинацией: 0; 4; 6; 10 Ом.

Регулятор тока для сварочного аппарата

Правда, при включении балластного сопротивления в первичной цепи, теряется выгода, которую придает сопротивление во вторичной, — улучшение падающей характеристики трансформатора. Но зато и к каким-либо отрицательным последствиям в горении дуги включенные по высокому напряжению резисторы не приводят: если трансформатор хорошо варил без них, то с добавочным сопротивлением в первичной обмотке он варить будет.

В режиме холостого хода трансформатор потребляет небольшой ток, а значит, его обмотка обладает значительным сопротивлением. Поэтому дополнительные несколько Ом практически никак не сказываются на выходном напряжении холостого хода.

Вместо резисторов, которые при работе будут сильно греться, в цепь первичной обмотки можно установить реактивное сопротивление — дроссель.

Эту меру следует рассматривать скорее как выход из положения, если никаких других средств понижения мощности не имеется. Включение реактивного сопротивления в цепь высокого напряжения может сильно понижать выходное напряжение холостого хода трансформатора. Падение выходного напряжения наблюдается у трансформаторов с относительно большим током холостого хода — 2-3А. При незначительном потреблении тока — порядка 0,1А — падение выходного напряжения почти незаметно.

Кроме того, включенный в первичной обмотке трансформатора, дроссель может приводить к некоторому ухудшению сварочных характеристик трансформатора, хотя и не настолько, чтобы его нельзя было эксплуатировать. В последнем случае все еще сильно зависит от свойств конкретного трансформатора. Для некоторых сварочных аппаратов, включение дросселя в первичную цепь трансформатора никак не сказывается, по крайней мере согласно субъективным ощущениям, на качестве горения дуги.

Популярные модели

Линейка балластников с маркировкой «РБ» – это 5-ти и 6-ти позиционные варианты с шагом значений от 5-ти до 10-ти ампер. Числовое обозначение соответствует диапазону от минимального до максимального значения сварочного тока.

РБ-302

При полуавтоматической и ручной сварке в режиме от 30 А до 70 А к трансформаторам, выпрямителям, генераторам рекомендуется подключать эту модель сварочного реостата. Продолжительность включения не менее 10 минут, этого времени достаточно для сварки в гараже, дома.

Правила работы и подключения

По ГОСТ РД 03-614-03 необходимо регулярно проверять устройства в аккредитованных лабораториях или сервисных мастерских. При последовательном подключении балластника к сварочному аппарату важно соблюдать несколько правил:

• условия эксплуатации должны соответствовать заявленным в техдокументации, обычно указывается температурный диапазон от -40 до +45ºС и относительная влажность воздуха не более 80%;
• имеются ограничения по запыленности и загазованности, они связаны с конструктивными особенностями балластных реостатов, в корпусе предусмотрены вентиляционные пазы, в которые может попасть электропроводная пыль и пары;
• необходимо следить за нагревом корпуса, при сварке алюминия, некоторых видов нержавейки лучше сразу подключить несколько реостатов или использовать один в 20% диапазона, чтобы обеспечить частичную компенсацию вместо полной.

Правила распространяются на самостоятельно сделанные балластники. Требования электробезопасности при этом ужесточаются.