В любительском ЭСА коммутация первичных и тем более вторичных обмоток (что конструктивно более сложно из-за большого протекающего в ней тока) в отличие от промышленных аппаратов, использующих сложный в изготовлении механизм переключения, не предусматривается.
Для обеспечения требуемого тока сварки при различной толщине свариваемого металла возможно использование балластного сопротивления, которое состоит из куска нихромовой проволоки диаметром 3–4 мм соответствующей длины. Балластное сопротивление включают последовательно в цепь сварочной обмотки и подбирают опытным путем.
ЭСА, используемые в быту, должны удовлетворять ряду требований, основные из которых следующие: относительная компактность и вес, возможность работы от сети напряжением 220 В. Вес и габариты аппарата могут быть снижены благодаря использованию стали с высокой магнитной проницаемостью, в частности сердечников тороидального типа, а правильный расчет и намотка обмоток обеспечат его работоспособность от сети напряжением 220 В.
Особенно хотелось бы подчеркнуть необходимость наличия удобных и безопасных зажимов для сварки и коротких, с большим сечением, сварочных проводов. Вышеуказанные требования не сложно выполнить, зная основы конструирования ЭСА и придерживаясь предлагаемой технологии их изготовления.
Итак, выбор типа сердечника.
Для изготовления промышленных ЭСА используются магнитопроводы стержневого типа, поскольку в исполнении они более технологичны. Но и для изготовления бытовых ЭСА сердечники данного типа также могут быть использованы. Сердечник трансформатора набирают из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали, стянутых шпильками. При подборе сердечника необходимо учитывать размеры «окна», чтобы поместились обмотки сварочного аппарата, и площадь поперечного сечения сердечника (керна), которая должна быть не менее 50–55 см.
Несмотря на более простую технологию сборки ЭСА на магнитопроводе стержневого типа, хотелось бы все же рекомендовать именно для сборки ЭСА сердечники тороидального типа, которые обладают более высокими электротехническими характеристиками, примерно в 4–5 раз выше, чем у стержневого, а электропотери невелики.
В отличие от электродуговых сварочных аппаратов, трудозатраты на изготовление ЭСА на сердечниках тороидального типа не намного выше, чем на сердечниках стержневого типа. Это объясняется тем, что ЭСА имеют большую площадь поперечного сечения сердечника (керна), а следовательно, и небольшое число витков первичной обмотки.
Во-вторых, как указывалось выше, напряжение холостого хода сварочной обмотки ЭСА невелико и составляет единицы вольт (в обычном сварочном аппарате — 60–65 В). Это предопределяет число витков вторичной обмотки, которое обычно не превышает трех-пяти.
В-третьих, секционная равномерная намотка на торе не сложнее намотки обмотки на сердечнике стержневого типа.
Основные принципы изготовления сердечника тороидального типа уже неоднократно описывались в литературе, в том числе достаточно подробно в моей статье на страницах данного журнала.
Выбор обмоток. Напомним кратко основные правила. Для первичных (сетевых) обмоток лучше использовать специальный медный обмоточный провод в х/б (стеклотканевой) изоляции. Удовлетворительной теплостойкостью обладают также провода в резиновой изоляции.
Между слоями витков прокладывают изоляцию. Первичную обмотку отделяют от вторичной и от магнитопровода изоляционным картоном. Вторичная обмотка трансформатора состоит из нескольких секций, соединенных параллельно.
Подбор сечения обмоточных проводов проводится с учетом специфики работы ЭСА — периодически-кратковременный.
При токе сварки 4000–5500 А мощность вторичной обмотки составит Р2= Iсв∙Ucb = (4000∙5500)∙1 ~= 4–5,5 кВт, мощность первичной обмотки с учетом потерь составит порядка 5,5–6 кВт, а следовательно, максимальный ток первичной обмотки может достигать 25–30 А.
Следовательно, сечение провода первичной обмотки S1 должно быть не менее 5–6 мм2. На практике желательно использовать провод сечением 6–7 мм2. Либо это прямоугольная шина, либо медный обмоточный провод диаметром (без изоляции) 2,6–3 мм. (Расчет по известной формуле S = π∙R2, где S — площадь круга, мм2; π — 3,14; R — радиус круга, мм).