Как рассчитать длину нихромовой проволоки

Как рассчитать длину нихромовой проволоки

Нихромом называют сплав никеля и хрома с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. У этого материала параметры зависят от конкретного соотношения веществ в сплаве, но в среднем лежат в пределах:

• удельное электрическое сопротивление — 1,05-1,4 Ом*мм 2 /м (в зависимости от марки сплава);
• температурный коэффициент сопротивления — (0,1-0,25)·10 −3 К −1 ;
• рабочая температура — 1100 °C;
• температура плавления — 1400°C;

В таблицах удельное сопротивление часто приводится в мкОм*м (или 10 -6 Ом*м) – численно значения те же, разница в размерности.

В настоящее время есть две самых распространённых марки нихромовой проволоки:

• Х20Н80. Состоит на 74% из никеля и на 23% хрома, а также по 1% железа, кремния и марганца. Проводники этой марки можно использовать при температуре до 1250 ᵒ С, температура плавления – 1400 ᵒ С. Также он отличается повышенным электросопротивлением. Сплав применяют для изготовления элементов нагревательных приборов. Удельное сопротивление – 1,03-1,18 мкОм·м;
• Х15Н60. Состав: 60% никеля, 25% железа, 15% хрома. Рабочая температура не более 1150 ᵒ С. Температура плавления – 1390 ᵒ С. Содержит больше железа, что повышает магнитные свойства сплава и увеличивает его антикоррозийную устойчивость.

Более подробно о марках и свойствах этих сплавов вы узнаете из ГОСТ 10994-74, ГОСТ 8803-89, ГОСТ 12766.1-90 и других.

Как уже было сказано, нихромовая проволока применяется повсеместно где нужны нагревательные элементы. Высокое удельное сопротивление и температура плавления позволяют использовать нихром в качестве основы для разных нагревательных элементов, начиная от чайника или фена, заканчивая муфельной печью.

Способы регулировки параметров сварки

Если подключится к отводам, которые выполняются на второй обмотке трансформатора, то есть возможность для ступенчатого регулирования электрического тока. При использовании данного способа меняется количество витков, таким образом, происходит уменьшение или увеличение тока.

Но есть недостатки в этом методе, которые заключаются в минимальных диапазонах регулировки. И придется делать приличные габариты регулирующего устройства, чтобы выдерживать серьезные электрические перегрузки. Также предстоит пользоваться мощными переключателями, способными выдерживать большие токи.

Вторичная обмотка принимает значительно большие нагрузки, чем вторичная обмотка, поэтому это приспособление быстро изнашивается. Для улучшения показателей подобной конструкции применяются тиристоры, которые интегрируются в первичную обмотку.

С помощью такого прибора осуществляется настройка сварочного аппарата, причем делать это очень просто. Чтобы сделать регулятор тока для сварочного аппарата, нужно правильно подбирать сопротивления и прочие элементы, входящие в схему данного устройства.

Сварочный выпрямитель

Использование постоянного напряжения дает более качественный шов. Она позволяет кроме обычных видов обработки выполнять аргонно-дуговую сварку и другие виды работ.

Информация! Такие устройства кроме однофазных изготавливают трехфазные. Это увеличивает мощность с распределением нагрузки на три фазы и обеспечивает более «гладкое» выходное напряжение, без пульсаций.

Сварочные выпрямители различают по типу установленных выпрямительных блоков:

• С двумя диодами. Вместо одной вторичной обмотки мотаются две и диоды подключаются по схеме с общей средней точкой.
• С обычным диодным мостом. В однофазных аппаратах устанавливается обычный мост, из четырех диодов, в трехфазных — мост Ларионова, из шести.
• Транзисторные. Редко встречаются из-за слишком мощных выходных транзисторов.
• Тиристорные. Разновидность диодных аппаратов, но вместо диодов устанавливаются тиристоры и система управления. Регулировка осуществляется за счет изменения угла открытия тиристора и действующего значения напряжения.
• Инверторные. Современные электронные аппараты индивидуального использования. Ток регулируется ручками управления или кнопками, расположенными на передней панели.

Эти трансформаторы изготавливаются разной мощности и предназначенные для подключения различного количества постов:

• Однопостовые. Используются только одним сварщиком. Регулировка осуществляется как на рабочем месте, так и внутри аппарата. Вольтамперная характеристика может быть крутопадающей (мягкой), пологопадающей (жесткой), а также переключаемой.
• Многопостовые. Имеют достаточную мощность для подключения нескольких (до 9) постов. Характеристика только жесткая, регулировать процесс сварки можно только на рабочем месте при помощи балластных сопротивлений.

Чем варить медь: способы

Для успешной и качественной сварки меди чаще всего применяют инверторы, полуавтоматы, газовые аппараты, аргоновые. Ручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку купрума и его соединений можно выполнить плавящимися и неплавящимися электродами. Для работы с медью и сталью используется автоматическая дуговая технология, флюс.

Электрошлаковый метод рекомендуется для соединения изделий толщиной 30-55 миллиметров. Используя инвертор можно применить угольный электрод, например, ESAB OK Carbon, Weldline CARBONAIR PLUS. В магазине представлен широкий выбор производителей. Отлично зарекомендовала себя сварка меди графитовым типом электрода. Ниже приведены несколько подзаголовков, в которых дано более подробное описание лучших способов сварки меди и ее сплавов.

Инвертором

Подобрать электроды, наиболее подходящие для сварки меди с использованием инверторов, можно посетив соответствующий раздел сайта. Рекомендуется марка Комсомолец 100. Инвертор рассчитан на создание постоянного напряжения, ток обратной или прямой полярности. Работать нужно с небольшим перерывом. Сваривают участки по 30-40 миллиметров, после чего они должны остыть естественным путем. Угол наклона электрода должен быть 10-20 градусов.

Полуавтоматом

При работе полуавтоматом ведется сварка медной проволокой, она хотя и тонкая, но очень качественная, позволяет достичь хороших результатов. Если толщина металла больше 6 миллиметров, то рекомендуется подготовить кромки болгаркой или фаскоснимателем. Они должны быть V-образными с притуплением до 4 миллиметров. Чтобы шов не был пористым, сварка производится без поперечных колебаний.

При работе на полуавтомате можно применить проволоку М2 толщиной 2 мм. Рекомендуемое напряжение 30 В, 300 А. Работа делается поперечными движениями. При этом может использоваться флюс К-13, АН26, проволока М1-3. Прочность шва меди, сделанного на полуавтомате, не уступает по показателям основному металлу.

Аргоном

Аргон служит отличным защитным средством. Применяются в работе вольфрамовые виды электродов. Роль присадки выполняет проволока. Работа ведется на постоянном токе обратной полярности. Тонкие медные изделия соединяют без подогрева. Сварку рекомендуется выполнять справа налево. Нужно выдерживать угол наклона электрода 90 градусов, прутка 15. В зависимости от толщины металла газ расходуется в пределах 7-18 литров в минуту. Сварочный ток выставляется от 80 до 500 ампер.

Газовая сварка

Чтобы шов при ведении газовой сварки меди получился прочным и качественным, необходимо следить за расходом газа. Если медь тоньше 10 мм хватит 150 литров на час работы, а если толще, то потребуется уже 200 литров.

Если заготовка толще 10 миллиметров, то можно использовать две горелки. Технология подразумевает использование флюсов. Они бор содержащие. Допускается легирование металла, его раскисление при помощи присадочной проволоки. Метод подходит и для соединения сплавов меди. Важно знать, что присадочная проволока по своему составу должна быть идентична свариваемому основному металлу.

Видео

Можно посмотреть небольшой ролик, где наглядно показан процесс крупным планом.

Угольным электродом

Распространена сварка меди графитовым электродом, часто применяется угольный аналог. Есть разные методы ее проведения. Дуга может гореть сразу между парой электродов. Она бывает независимой. Ее можно поджигать и между электродом, и свариваемым изделием. Технология похожа на газовую сварку. Часто применяется проволока БрКМц3-1. Работа может выполняться на открытом воздухе. Соединение меди угольным электродом будет полностью соответствовать требованиям, которые предъявляются к механическим свойствам.

Инвертором угольным электродом

Угольные электроды ESAB ARCAIR

Угольные электроды плавятся при температуре в три раза большей, чем у свариваемой ими меди. Их расход при работе инвертором небольшой. Они нагреваются моментально. Угольные стержни плавятся при небольшом токе. Для работы ими необходимо иметь опыт. Полученный шов обычно отличается качеством, хорошей сопротивляемостью к окислению, плотностью и прочностью. Угол наклона стержня должен быть до 30 градусов. Ток устанавливается в промежутке 35-130 ампер, что зависит от толщины меди. Инвертором и угольными электродами можно соединять провода, скрутки. Такие аппараты легкие и удобные.

Сварка нихрома с медью

Сварка нихрома с медью угольным электродом позволяет добиться хороших результатов. Дуга при этом будет гореть хорошо, устойчиво, ее длина достигает показателя 30-50 мм. Электрод не плавится, при этом его конец нагревается до большой температуры. Он выдает мощную термоэлектронную реакцию, что дает ему возможность устойчиво гореть уже при токе в 5-10 А. Угольный вид электрода при работе с медью и нихромом медленно испаряется. Он практически не прилипает, чем значительно облегчает работу.

Сварка угольным электродом в домашних условиях

Сварка меди угольным видом электродов в домашних условиях возможна при помощи простого недорого инвертора. Его можно запитать от обычной сети. Он не требователен к условиям. По цене угольные электроды доступны для всех. С их помощью можно соединить проволоку, заделать дырки в радиаторе автомобиля. Чтобы научиться пользоваться ими не профессионалу достаточно прочитать несколько советов и посмотреть видеороликов.

Перейти на форум

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.

ПТЭЭП

Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.

ПОТЭУ

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок — документ, созданный на основе недействующих в настоящее время Межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).

Давление

Выбор давления (P) производится в зависимости от толщины, состояния и материала заготовок, а также от характера принятого режима нагрева.

Для сварки малоуглеродистой стали давление в зависимости от толщины выбирается do формуле

где q —толщина в мм.

Удельное давление имеет предел Зх10 кг/мм2.

Мягкую горячекатаную сталь возможно спаривать при меньших давлениях. Холоднокатаная сталь, получившую повышенную твердость наклепа, требует некоторого повышения давления (на 20—30%). Когда заготовки плохо выправлены и имеют коробления, то, прежде чем плотно сдавить листы на участке сиамки, приходится произвести правку под электродами. Общее требуемое усилие а этом случае должно быть увеличено, особенно при больших толщинах. Так, для листов толщиной 3—6 мм только это дополнительное усилие составляет 100—400 ке. По этой же причине усилие должно возрастать и тогда, когда точки располагаются о тех местах свариваемого узла, где сдавливание листов затруднено (вблизи ребер и других элементов жесткости, а местах сопряжения деталей но радиусу и т. д.).

Удельное давление возрастает вместе с прочностью свариваемого металла. При сварке низколегированных сталей оно может составить 120—160% к удельному давлению для малоуглеродистой стали, при сварке аустенитно и жаропрочных сталей и сплавов но повышается в 2—3 раза.

• Диаметр электрода. Диаметр электрода (d) определяет плотность тока, удельное давление и степень интенсивности охлаждения поверхности детали.
• На элек­трическое сопротивление зоны сварки диаметр электрода влияет относительно мало, лишь в конечной стадии на- грела, когда достигается полное соприкосновению поверхностей электрода и детали.
• Поэтому яри длительном нагреве влияние диаметра электрода сказывается сильнее. Диаметр электрода возрастает с толщиной деталей.
• Для толщины до 3 мм диаметр электрода рассчитывается но следующей формуле:

где q — толщина более топкого листа.

Для деталей с большей толщиной расчет ведется по формуле

Изменением диаметра электрода часто пользуются для выравнивания нагрева отри сварке деталей, неодина­ковых по толщине или по роду металла.

В ходе процесса сварки под влиянием сильного нагрева и большой механической нагрузки рабочая часть электрода меняется с образованием грибовидною утолщения, а поверхность загрязняется окислами металла. Увеличение фактического диаметру электрода при неизменных силе тока и усилии сжатия означает снижение плотности тока и удельного давления. Вследствие этого интенсивность нагрева в сварочном контакте сильно уменьшается, а уплотнение металла затрудняется и сварка может оказаться некачественной. Кроме того, загрязнение поверхности электродов может вызвать увеличение переходного сопротивления, перегрев и даже оплавление поверхности листов. Обычно считают, что связанное с износом возрастание диаметра более чем на 10% уже недопустимо. Такие электроды должны зачищаться напильником, специальным приспособлением или перетачиваться.

Современный рынок наполнен достаточно большим разнообразием сварочных аппаратов, но далеко не все целесообразно собирать своими руками.

В зависимости от рабочих параметров устройств различают такие виды устройств:

• на переменном токе – выдающие переменное напряжение от силового трансформатора напрямую к сварочным электродам;
• на постоянном токе – выдающие постоянное напряжение на выходе сварочного трансформатора;
• трехфазные – подключаемые к трехфазной сети;
• инверторные аппараты – выдающие импульсный ток в рабочую область.

Первый вариант сварочного агрегата наиболее простой, для второго понадобиться доработать классическое трансформаторное устройство выпрямительным блоком и сглаживающим фильтром. Трехфазные сварочные аппараты используются в промышленности, поэтому рассматривать изготовление таких устройств для бытовых нужд мы не будем. Инверторный или импульсный трансформатор довольно сложное устройство, поэтому чтобы собрать самодельный инвертор вы должны уметь читать схемы и иметь базовые навыки сборки электронных плат. Так как базой для создания сварочного оборудования является понижающий трансформатор, рассмотрим порядок изготовления от наиболее простого, к более сложному.

На переменном токе

По такому принципу работают классические сварочные аппараты: напряжение с первичной обмотки 220 В понижается до 50 – 60 В на вторичной и подается на сварочный электрод с заготовкой.

Перед тем, как приступить к изготовлению, подберите все необходимые элементы:

• Магнитопровод – более выгодными считаются наборные сердечники с толщиной листа 0,35 – 0,5мм, так как они обеспечивают наименьшие потери в железе сварочного аппарата. Лучше использовать готовый сердечник из трансформаторной стали, так как плотность прилегания пластин играет основополагающую роль в работе магнитопровода.
• Провод для намотки катушек – сечение проводов выбирается в зависимости от величины, протекающих в них токов.
• Изоляционные материалы – основное требование, как к листовым диэлектрикам, так и к родному покрытию проводов – устойчивость к высоким температурам. Иначе изоляция сварочного полуавтомата или трансформатора расплавится и возникнет короткое замыкание, что приведет к поломке аппарата.

Наиболее выгодным вариантом является сборка агрегата из заводского трансформатора, в котором вам подходит и магнитопровод, и первичная обмотка. Но, если подходящего устройства под рукой нет, придется изготовить его самостоятельно. С принципом изготовления, определения сечения и других параметров самодельного трансформатора вы можете ознакомиться в соответствующей статье: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html.

В данном примере мы рассмотрим вариант изготовления сварочного аппарата из блока питания микроволновки. Следует отметить, что трансформаторная сварка должна обладать достаточной мощностью, для наших целей подойдет сварочный аппарат хотя бы на 4 – 5кВт. А так как один трансформатор для микроволновки имеет только 1 – 1,2 кВт, для создания аппарата мы будем использовать два трансформатора.

Для этого вам понадобится выполнить такую последовательность действий:

• Возьмите два трансформатора и проверьте целостность обмоток, питаемых от электрической сети 220В.
• Распилите магнитопровод и снимите высоковольтную обмотку, Рис. 1: распилите сердечник

оставив только низковольтную, в таком случае намотку первичной катушки уже делать не нужно, так как вы используете заводскую.

• Удалите из цепи катушки на каждом трансформаторе токовые шунты, это позволит увеличить мощность каждой обмотки. Рис. 3: удалите токовые шунты
• Для вторичной катушки возьмите медную шину сечением 10мм 2 и намотайте ее на заранее изготовленный каркас из любых подручных материалов. Главное, чтобы форма каркаса повторяла габариты сердечника. Рис. 4: намотайте вторичную обмотку на каркас
• Сделайте диэлектрическую прокладку под первичную обмотку, подойдет любой негорючий материал. По длине ее должно хватать на обе половинки после соединения магнитопровода. Рис. 5: сделайте диэлектрическую прокладку
• Поместите силовую катушку в магнитопровод. Для фиксации обеих половинок сердечника можно использовать клей или стянуть их между собой любым диэлектрическим материалом. Рис. 6: поместите катушку в магнитопровод
• Подключите выводы первички к шнуру питания, а вторички к сварочным кабелям. Рис. 7: подключите шнур питания и кабели

Установите на кабель держатель и электрод диаметром 4 – 5мм. Диаметр электродов подбирается в зависимости от силы электрического тока во вторичной обмотке сварочного аппарата, в нашем примере она составляет 140 – 200А. При других параметрах работы, характеристики электродов меняются соответственно.

Во вторичной обмотке получилось 54 витка, для возможности регулировки величины напряжения на выходе аппарата сделайте два отвода от 40 и 47 витка. Это позволит осуществлять регулировку тока во вторичке посредством уменьшения или увеличения количества витков. Ту же функцию может выполнять резистор, но исключительно в меньшую сторону от номинала.

На постоянном токе

Такой аппарат отличается от предыдущего более стабильными характеристиками электрической дуги, так как она получается не напрямую с вторичной обмотки трансформатора, а от полупроводникового преобразователя со сглаживающим элементом.

Рис. 8: принципиальная схема выпрямления для сварочного трансформатора

Как видите, делать намотку трансформатора для этого не требуется, достаточно доработать схему существующего устройства. Благодаря чему он сможет выдавать более ровный шов, варить нержавейку и чугун. Для изготовления вам понадобится четыре мощных диода или тиристора, примерно на 200 А каждый, два конденсатора емкостью в 15000 мкФ и дроссель. Схема подключения сглаживающего устройства приведена на рисунке ниже:

Рис. 9: схема подключения сглаживающего устройства

Процесс доработки электрической схемы состоит из таких этапов:

• Установите полупроводниковые элементы на радиаторы охлаждения. Рис. 10: установите диоды на радиаторы

В связи с перегревом трансформатора во время работы, диоды могут быстро выйти со строя, поэтому им нужен принудительный отвод тепла.

• Соедините диоды в мост, как показано на рисунке выше, и подключите их к выводам трансформатора. Рис. 11: соедините диоды в мост

Для подключения лучше использовать луженные зажимы, так как они не потеряют изначальную проводимость от больших токов и постоянной вибрации.

Рис. 12: используйте луженные зажимы

Толщина провода выбирается в соответствии с рабочим током вторичной обмотки.

• Подключите силовые конденсаторы и дроссель во вторичную цепь диодного моста. Рис. 13: подключите силовые конденсаторы
• Подсоедините к выводам сглаживающего устройства сварочные шлейфа, установите держатели для электродов – сварочный аппарат постоянного тока готов.

При сварке металлов таким аппаратом всегда следует контролировать нагрев не только трансформатора, но и выпрямителя. А при достижении критической температуры делать паузу для остывания элементов, иначе сварочный агрегат, сделанный своими руками, быстро выйдет со строя.

Инверторный аппарат

Представляет собой довольно сложное устройство для начинающих радиолюбителей. Не менее сложным процессом является подборка необходимых элементов. Преимуществом такого сварочного аппарата являются значительно меньшие габариты и меньшая мощность, в сравнении с классическими устройствами, возможность реализовать точечную сварку и т.д.

Рис. 14: принципиальная схема импульсного блока

В работе такая схема преобразует переменное напряжение из сети в постоянное, затем, при помощи импульсного блока, выдает ток большой амплитуды в область сварки. Этим и достигается относительная экономия мощности аппарата по отношению к его производительности.

Конструктивно инверторная схема сварочного аппарата включает в себя такие элементы:

• диодный выпрямитель с магазином емкостей, балластным резистором и системой плавного пуска;
• система управления на основе драйвера и двух транзисторов;
• силовая часть из управляющего транзистора и выходного трансформатора;
• выходная часть из диодов и дросселя;
• система охлаждения из кулера;
• система обратной связи по току для контроля параметра на выходе сварочного аппарата.

Для изготовления сварочного инвертора вам понадобится самостоятельно намотать силовой трансформатор, трансформатор тока на базе ферритового кольца. Для моста лучше использовать готовую сборку из быстродействующих полупроводниковых элементов.

К сожалению, большинство других элементов вряд ли найдутся под рукой в гараже или у вас дома, поэтому их придется заказывать или приобретать в специализированных магазинах. Из-за чего сборка инверторного блока своими руками обойдется не дешевле заводского варианта, а с учетом затраченного времени, еще и дороже. Поэтому для инверторной сварки лучше приобрести готовый аппарат с заданными рабочими параметрами.