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Transformador de soldadura de bricolaje

Hoy en día es difícil imaginar la construcción y creación de varias estructuras metálicas sin el uso de transformadores de soldadura. La alta confiabilidad de las conexiones de las estructuras y la facilidad de realizar el trabajo permitieron que la máquina de soldar ocupara firmemente su lugar en el arsenal de cualquier constructor. Puede comprar un transformador de este tipo en cualquier ferretería. Pero no siempre el modelo de fábrica puede cumplir con ciertas solicitudes y requisitos. Por lo tanto, muchos están tratando de hacer un transformador para soldar por su cuenta. La fabricación de un transformador de soldadura casero se lleva a cabo en varias etapas, desde los cálculos hasta la instalación..

Para comprender todo el proceso de fabricación de un transformador para soldar con sus propias manos, debe comprender el principio de su funcionamiento, que consiste en convertir un voltaje de 220 voltios en un voltaje más bajo de hasta 80 voltios. En este caso, la intensidad de la corriente aumenta de 1,5 amperios a 160-200 amperios, y en la industria hasta 1000 amperios. Esta dependencia para un transformador de soldadura también se denomina característica de disminución de voltios-amperios y es una de las características fundamentales del aparato. Es sobre la base de esta dependencia que se construye toda la estructura del transformador de soldadura y se realizan todos los cálculos necesarios, y se han creado varios modelos de máquinas de soldadura..

Tipos de transformadores caseros para soldar.

Han pasado más de doscientos años desde el descubrimiento del fenómeno del arco eléctrico y la creación de la primera máquina de soldar. Durante todo este tiempo, se han mejorado el transformador de soldadura y los métodos de soldadura. Hoy en día, puede ver varios diseños diferentes de máquinas de soldar, de diversa complejidad y principio de funcionamiento. Entre ellos, los más populares para la fabricación de bricolaje son un transformador de soldadura para soldadura por resistencia y para arco..

Transformador de soldadura por arco

Transformador de soldadura por arco

Los transformadores de soldadura por arco son los más extendidos entre los artesanos. Hay varias razones para esta popularidad. Primero, el diseño simple y confiable del aparato. En segundo lugar, una amplia gama de aplicaciones. En tercer lugar, simplicidad y portabilidad. Pero además de las ventajas descritas anteriormente, la soldadura por arco manual tiene una serie de desventajas, entre las cuales las principales son la baja eficiencia y la dependencia de la calidad de la soldadura de la habilidad del soldador..

La soldadura por arco manual se usa con mayor frecuencia para diversos trabajos de reparación y construcción, la fabricación de estructuras metálicas y partes de estructuras, soldadura de tuberías. Con la ayuda de la soldadura por arco, es posible cortar y soldar metal de varios espesores..

Transformador de soldadura por puntos

El diseño de tales transformadores es bastante simple. El dispositivo consta del propio transformador, el regulador de corriente, el soporte para los electrodos y la pinza de tierra. Por separado, vale la pena resaltar el elemento central: el transformador. Su diseño puede ser de varios tipos, pero los más populares son los transformadores de soldadura caseros con circuito magnético toroidal y en forma de U. Alrededor del núcleo magnético hay dos devanados de alambre de cobre o aluminio: primario y secundario. Dependiendo de las características de rendimiento, cambia el grosor del cable en los devanados, así como el número de vueltas..

Transformador de soldadura por puntos

Transformador de soldadura por puntos

Este tipo de soldadura también se llama soldadura por resistencia, y los transformadores de soldadura por resistencia son algo diferentes de las máquinas de soldadura por arco. La diferencia clave radica en el método de soldadura. Entonces, si en la soldadura por arco, la fusión ocurre con la ayuda de un arco eléctrico que surge entre el electrodo y la superficie a soldar, entonces en la soldadura por resistencia, el calentamiento por puntos de la soldadura con electricidad se realiza utilizando dos electrodos de cobre afilados y alta presión para el conexión. Como resultado, el metal de las piezas de trabajo en el punto de impacto se funde y se fusiona.

La soldadura por puntos ha encontrado una amplia aplicación en la industria automotriz, en la construcción cuando se crea un marco a partir de refuerzo para estructuras de concreto reforzado, soldando láminas delgadas de aluminio, acero inoxidable, cobre y otros metales que requieren condiciones especiales para la soldadura..

Dispositivo transformador de soldadura por puntos

El diseño de transformadores para soldadura por puntos también tiene ciertas diferencias. En primer lugar, se refiere a la ausencia de electrodos depositados. En cambio, se utilizan contactos puntiagudos de cobre, entre los cuales se ubican los elementos a soldar. En segundo lugar, los transformadores en tales dispositivos son menos potentes y están hechos con un núcleo en forma de U. En tercer lugar, las máquinas de soldadura por contacto tienen un conjunto de condensadores en su diseño, que no es necesario para la soldadura por arco..

Pero independientemente de si planea hacer una soldadura por arco o un transformador de resistencia, necesita conocer sus características de rendimiento. Y entienda de qué es responsable cada uno de ellos y cómo puede cambiar esta o aquella característica..

Características de los transformadores de soldadura.

Características de los transformadores de soldadura.

El rendimiento de un transformador de soldadura está determinado por sus características de rendimiento. Sabiendo y entendiendo de qué es responsable esta o aquella característica, puede calcular fácilmente el transformador de soldadura y ensamblar el dispositivo con sus propias manos.

Tensión de red y número de fases

Esta característica indica la tensión de la red desde la que se alimentará el transformador de soldadura. La mayoría de las veces, los transformadores de soldadura caseros están diseñados para un voltaje de 220 V, pero a veces puede ser de 380 V. Al realizar cálculos y crear un circuito, este parámetro es uno de los principales.

Corriente nominal de soldadura del transformador

Esta característica es fundamental para cualquier transformador de soldadura. La capacidad de soldar y cortar una pieza de trabajo de metal depende del valor de la corriente de soldadura nominal. En los transformadores de soldadura caseros y domésticos, el valor de la corriente nominal no supera los 200 A. Pero esto es más que suficiente, especialmente porque cuanto más alto es este indicador, mayor es el peso del transformador en sí. Por ejemplo, en los transformadores de soldadura industriales, la corriente de soldadura puede alcanzar los 1000 A, y el peso de dichos dispositivos será de más de 300 kg..

Límites de regulación de la corriente de soldadura.

Al soldar metal de diferente espesor, se requiere una cierta fuerza de corriente, de lo contrario, el metal no se derretirá. Para esto, se proporciona un regulador en el diseño de transformadores de soldadura. La mayoría de las veces, los límites de ajuste se establecen en función de la necesidad de utilizar electrodos de cierto diámetro. Para las máquinas de soldadura por arco caseras, los límites de ajuste van de 50 A a 200 A. Para los transformadores de soldadura por resistencia, los límites de control comienzan desde 800 A hasta 1000 A y más..

Diámetro del electrodo

Para soldar metal de diferentes espesores con la misma máquina de soldadura por arco, debe ajustar la corriente de soldadura nominal y también usar electrodos de diferentes diámetros. Debe entenderse claramente que la soldadura con electrodos delgados requiere una intensidad de corriente baja, y para los más gruesos, por el contrario, una grande. Lo mismo ocurre con el grosor del metal. La siguiente tabla muestra un resumen de los diámetros de los electrodos utilizados, en función del espesor del metal y del amperaje del transformador..

¡Importante! Para los transformadores de soldadura por resistencia, el diámetro de los electrodos también es importante. Pero al mismo tiempo, se utilizan dos parámetros: el diámetro del electrodo en sí y el diámetro de su parte en forma de cono..

Voltaje de trabajo nominal

Como ya sabemos, un transformador de soldadura trabaja para bajar el voltaje de entrada a un valor más bajo. La tensión de salida se denomina nominal y no supera los 80 voltios. Para los transformadores de soldadura por arco, el rango de voltaje nominal está entre 30 y 70 voltios. Además, esta característica no es ajustable y se establece inicialmente. Los transformadores de soldadura por puntos, a diferencia de los de arco, tienen una tensión nominal aún más baja del orden de 1,5 a 2 voltios. Estos indicadores son bastante naturales, dada la relación entre voltaje y corriente. Cuanto mayor sea el amperaje, menor será el voltaje..

Modo de funcionamiento nominal

Esta actuación es una de las claves. El modo de funcionamiento nominal indica cuánto tiempo puede trabajar de forma continua y cuánto necesita dejar que se enfríe. Para los transformadores de soldadura de fabricación propia, el modo nominal está en el rango del 30%. Es decir, de 10 minutos, 3 se pueden cocinar de forma continua y dejar reposar 7 minutos..

Consumo y salida de energía

De hecho, estos dos indicadores tienen poco efecto. Pero conociendo ambos indicadores, puede calcular la eficiencia del transformador de soldadura. Cuanto menor sea la diferencia entre el consumo de energía y la potencia de salida, mejor. Cabe señalar que al realizar cálculos, se debe conocer y tener en cuenta el valor del consumo de energía..

Abra el circuito de voltaje

Este indicador es importante para transformadores de soldadura por arco. Es el responsable de la aparición del arco. Cuanto mayor sea esta cifra, más fácil será activar el arco de soldadura. Pero el voltaje de circuito abierto está limitado por reglas de seguridad y no debe exceder los 80 voltios..

Diagrama del transformador de soldadura

Al crear un transformador para soldar con sus propias manos, no puede prescindir de su diagrama esquemático. De hecho, no hay dificultades particulares en esto, especialmente porque el dispositivo del transformador en sí es bastante simple. El siguiente diagrama muestra el transformador de soldadura por arco más simple.

Transformador de soldadura por arco simple

¡Importante! Aquellos que están poco versados ​​o no entienden los circuitos eléctricos en absoluto deben familiarizarse primero con GOST 21.614 “Imágenes gráficas condicionales de equipos eléctricos y cableado en el original”. Y solo entonces proceda a crear un circuito para un transformador de soldadura..

Con el desarrollo de la ingeniería y la tecnología eléctricas, se ha mejorado el circuito del transformador de soldadura. Hoy, en las máquinas de soldadura caseras, puede ver puentes de diodos y varios reguladores de la fuerza de la corriente de soldadura. El diagrama del transformador de soldadura por arco a continuación muestra cómo se integra el puente de diodos..

Diagrama del transformador de soldadura por arco

¡Importante! El más popular entre los transformadores de soldadura por arco caseros es el toroidal. Dicho dispositivo tiene excelentes características de rendimiento, que son un orden de magnitud más alto que el de los transformadores con un núcleo en forma de U. Esto se aplica principalmente a la alta eficiencia y la corriente nominal, lo que tiene un efecto beneficioso sobre el peso total del dispositivo..

A diferencia de los descritos anteriormente, el circuito del transformador de soldadura por puntos es más complejo y puede incluir condensadores, tiristores y diodos. Este relleno permite un control más preciso de la intensidad de la corriente, así como el tiempo de soldadura por contacto. A continuación se puede ver un diagrama aproximado de un transformador de soldadura por resistencia..

Diagrama del transformador de soldadura por contacto

Además de los esquemas anteriores de máquinas de soldar, hay otros. Encontrarlos no será difícil. Se publican tanto en Internet como en diversas revistas y libros sobre ingeniería eléctrica. Una vez que haya obtenido el esquema que más le guste, puede comenzar a calcular y ensamblar el transformador de soldadura.

Cálculo del transformador para soldar.

Como ya se describió, el transformador consta de un núcleo y dos devanados. Son estos elementos estructurales los responsables del funcionamiento básico del transformador de soldadura. Sabiendo de antemano cuál debe ser la corriente nominal, el voltaje en los devanados primario y secundario, así como otros parámetros, el cálculo se realiza para los devanados, el núcleo y la sección transversal del cable.

Cálculo del transformador para soldar.

Al calcular el transformador para soldar, se toman como base los siguientes datos:

  • tensión primaria U1. De hecho, esta es la tensión de red con la que funcionará el transformador. Puede ser de 220 V o 380 V;
  • tensión nominal del devanado secundario U2. Voltaje eléctrico, que debe ser después de bajar la entrada y no exceder los 80 V. Requerido para iniciar el arco;
  • corriente nominal del devanado secundario I. Este parámetro se selecciona en función de qué electrodos se soldarán y qué espesor máximo del metal se puede soldar;
  • área de la sección transversal del núcleo Sс. La confiabilidad del aparato depende del área del núcleo. El área de sección transversal óptima es de 45 a 55 cm2;
  • área de la ventana Entonces. El área de la ventana del núcleo se selecciona en función de una buena disipación magnética, un exceso de disipación de calor y la conveniencia del bobinado del cable. Los parámetros de 80 a 110 cm2 se consideran óptimos;
  • densidad de corriente en el devanado (A / mm2). Este es un parámetro bastante importante responsable de las pérdidas eléctricas en los devanados del transformador. Para transformadores de soldadura caseros, esta cifra es de 2,5 – 3 A.

Como ejemplo de cálculo, tomamos los siguientes parámetros para un transformador de soldadura: voltaje de red U1 = 220 V, voltaje del devanado secundario U2 = 60 V, corriente nominal 180 A, área de la sección del núcleo Sc = 45 cm2, área de la ventana So = 100 cm2 , densidad de corriente en el devanado 3 A.

Lo primero que hay que calcular es la potencia del propio transformador:

P = 1,5 * Sс * Entonces = 1,5 * 45 * 100 = 6750 W o 6,75 kW.

¡Importante! En esta fórmula, el coeficiente 1.5 es aplicable para transformadores con núcleo tipo P, Sh. Para transformadores toroidales, este coeficiente es 1.9, y para núcleos tipo PL, SHL 1.7.

A continuación, calculamos el número de vueltas para cada uno de los devanados. Para hacer esto, primero calculamos el número de vueltas por 1 V de acuerdo con la fórmula K = 50 / Sс = 50/45 = 1,11 vueltas por cada Volt consumido.

¡Importante! Como en la primera fórmula, el coeficiente 50 se utiliza para transformadores con núcleo tipo P, Sh, para transformadores toroidales será 35, y para núcleos tipo PL, SHL 40.

Ahora calculamos la corriente máxima en el devanado primario según la fórmula: Imax = P / U = 6750/220 = 30,7 A. Queda por calcular las vueltas en base a los datos obtenidos.

Para calcular los giros, usamos la fórmula Wx = Ux * K. Para el devanado secundario, será W2 = U2 * K = 60 * 1,11 = 67 vueltas. Para el cálculo primario, lo realizaremos un poco más tarde, ya que allí se usa una fórmula diferente. Muy a menudo, especialmente para transformadores toroidales, se realiza el cálculo de los pasos de regulación de corriente. Esto se hace para sacar el cable en un giro específico. El cálculo se realiza de acuerdo con la siguiente fórmula: W1st = (220 * W2) / Ust.

Dónde:

Ust – voltaje de salida del devanado secundario.

W2 – vueltas del devanado secundario.

W1st – vueltas del devanado primario de una determinada etapa.

Pero primero, es necesario calcular el voltaje de cada etapa Ust. Para hacer esto, use la fórmula U = P / I. Por ejemplo, necesitamos hacer cuatro etapas con regulación a 90 A, 100 A, 130 A y 160 A para nuestro transformador de 6750 W. Sustituyendo los datos en la fórmula, obtenemos U1st1 = 75 V, U1st2 = 67.5 V, U1st3 = 52 V, U1st4 = 42.2 V.

Sustituimos los valores obtenidos en el formulario para calcular las vueltas para los pasos de ajuste y obtenemos W1st1 = 197 vueltas, W1st2 = 219 vueltas, W1st3 = 284 vueltas, W1st4 = 350 vueltas. Agregando otro 5% al ​​valor máximo de los giros obtenidos para la 4ta etapa, obtenemos el número real de giros: 385 giros.

Finalmente, calculamos la sección transversal del cable en los devanados primario y secundario. Para hacer esto, dividimos la corriente máxima para cada devanado por la densidad de corriente. Como resultado, obtenemos Sperv = 11 mm2 y Svtor = 60 mm2.

¡Importante! El cálculo del transformador de soldadura por resistencia se realiza de la misma forma. Pero hay una serie de diferencias significativas. El hecho es que la corriente nominal del devanado secundario para tales transformadores es del orden de 2000 – 5000 A para los de baja potencia y hasta 150,000 A para los potentes. Además, para tales transformadores, la regulación se realiza hasta 8 pasos utilizando condensadores y un puente de diodos..

Instalación de transformadores de soldadura

Teniendo a mano todos los cálculos y el diagrama, puede comenzar a ensamblar el transformador. Todo el trabajo no será tanto difícil como minucioso, ya que tendrás que contar el número de vueltas y no perderte. A pesar de que el transformador toroidal para soldar es el más popular entre los dispositivos caseros, considere la instalación utilizando el ejemplo de un transformador con un núcleo en forma de U. Este tipo de transformador es algo más fácil de montar en comparación con el toroidal y el segundo más popular entre los productos caseros..

Partes de la caja de un transformador casero.

Empezamos a trabajar con creando marcos para bobinados. Para ello utilizamos placas de textolita. Este material se utiliza para crear tableros estampados. Cortamos partes de dos cajas de los platos. Cada caja constará de dos tapas superiores con ranuras para cuatro paredes. El área de las ranuras internas corresponderá al área de la sección transversal del núcleo con un ligero aumento para las paredes de la caja. En la foto se puede ver un ejemplo de cómo deberían verse las partes de la caja..

Aislamiento del marco del transformador de soldadura.

Habiendo ensamblado los marcos para los devanados, los aislamos con aislamiento resistente al calor.. Entonces comenzamos a enrollar los devanados.

Devanado primario del transformador de soldadura. Devanado secundario del transformador de soldadura.

Es aconsejable llevar los cables de los devanados con aislamiento de vidrio resistente al calor. Esto, por supuesto, será algo más caro en comparación con el cableado convencional, pero como resultado no habrá dolores de cabeza con respecto a posibles sobrecalentamientos y averías en los devanados. Después de haber enrollado una capa de cableado, la aislamos y solo después de eso comenzamos a enrollar la siguiente. No te olvides de doblar un cierto número de madejas. Al final de la creación de los devanados, enrollamos una capa de aislamiento superior. Fijamos tornillos de cobre en los extremos de las curvas..

¡Importante! Antes de instalar y fijar los pernos en los extremos de los cables, tiramos de este último a través de orificios adicionales cortados en la placa superior del marco de la PCB.

Ensamblaje del núcleo del transformador de soldadura. Núcleo de transformador de soldadura DIY con bobinados

Ahora comenzamos a ensamblar y plastificar el circuito magnético del transformador de soldadura.. Para él, se usa hierro, creado específicamente para esto. El metal tiene ciertos indicadores de inducción magnética, y una marca inadecuada puede arruinarlo todo. Las placas de núcleo de metal se pueden quitar de los transformadores viejos o comprar por separado. Las placas en sí tienen un grosor de aproximadamente 1 mm, y ensamblar todo el núcleo solo requerirá unir pacientemente todas las placas. Al finalizar, verifique todos los devanados con un probador en busca de errores..

Instalación de un puente de diodos en un transformador de soldadura casero.

Una vez finalizado el montaje del transformador, hacemos puente de diodos e instale el regulador de corriente. Para un puente de diodos, utilizamos diodos de tipo B200 o KBPC5010. Cada diodo está clasificado para 50 A, por lo que se requieren 4 de estos diodos para un transformador de soldadura con clasificación de 180 A. Todos los diodos están fijados a un radiador de aluminio y conectados en paralelo con el estrangulador a los grifos de los devanados. Todo lo que queda es ensamblar el caso y coloque el transformador de soldadura allí.

Transformador de soldadura casero

Es posible que un buen transformador de soldadura de bricolaje no funcione la primera vez. Hay muchas razones para esto, comenzando con errores en los cálculos y terminando con la falta de experiencia en el montaje e instalación de equipos eléctricos. Pero todo viene con experiencia, y una o dos veces rebobinando los devanados del transformador, puede obtener el resultado deseado..