Важно использовать простые схемы сварочных трансформаторов для быстрого (и, прежде всего, простого) управления током и напряжением дуги. Они могут быть классифицированы только в соответствии с их техническим дизайном.
Виды и устройство сварочных трансформаторов
Сварочный трансформатор — это устройство, используемое для ручной дуговой сварки и других сварочных процессов. В зависимости от модели и технических характеристик существуют бытовые и промышленные варианты. Выпрямитель или сварочный трансформатор преобразует сетевой ток в нужное значение. Машина состоит из нескольких основных компонентов. Их совместное действие создает электрическую дугу. Он расплавляет металл и соединяет детали, образуя сварной шов.
- 1 Конструкция
- 2 Принцип работы
- 3 Составные элементы
- 4 Дополнительные узлы
- 5 Разновидности
- 6 Типы конструкции
- 7 Холостой ход
- 8 На что обращать внимание при выборе?
- 9 Возможные неисправности
Конструкция
Конструкция сварочного трансформатора довольно проста. Многие мастера могут собрать его самостоятельно. Самый простой вариант трансформатора для сварочного аппарата работает при подключении к однофазной сети. Он состоит из трех основных элементов:
- магнитопривод (сердечник);
- первичную стационарную обмотку;
- вторичную движущуюся обмотку.
В качестве магнитного привода служит элемент из ферромагнитной стали с замкнутым контуром. Первичная обмотка подключается к сети, а вторичная — к земле и электрододержателю. Сопротивление цепи уменьшается, а электромагнитная связь увеличивается.
Более продвинутые конструкции включают дроссель и другие дополнительные компоненты.
Принцип работы
Принцип работы сварочного трансформатора заключается в постепенном снижении напряжения до 60-80 В и одновременном увеличении тока до 40-500 А. Наиболее распространенным режимом работы является переменный ток. Наиболее распространенным режимом работы является переменный ток. Однако существуют и другие варианты, вырабатывающие постоянный ток. Они называются выпрямителями.
Они действуют по одному и тому же принципу. При подаче напряжения через первичную цепь протекает переменный ток. Он генерирует магнитный поток. В двух обмотках индуцируется электродвижущая сила. Это может быть связано с количеством витков в обмотке.
Например, первая обмотка имеет 100 витков, а вторая — 5 витков. Коэффициент преобразования в данном случае составляет 100:5 = 20. При подключении этого устройства к сети выходное напряжение составит 220:20 = 11 В.
Чтобы изменить нагрузку, сварщики изменяют зазор электромагнитного привода. Если оно увеличивается, ток уменьшается. И наоборот. Чтобы определить напряжение, необходимое для сварки, определите количество витков во вторичной обмотке.
Для чего нужен сварочный трансформатор
Напряжение, необходимое для возникновения дуги, составляет не более 60-65 В. Для бытовой сварки достаточно более низкого напряжения в пределах 30-35 В. Обычное напряжение в сети составляет 220 В. В некоторых случаях розетка может иметь напряжение 120 В или 380 В. Сварочный трансформатор снижает входное напряжение до значения, необходимого для сварки, и одновременно увеличивает силу тока.
Еще один нюанс — количество фаз. Типовые розетки обычно однофазные, но некоторые сварочные аппараты бывают трехфазными. Трансформатор необходим для приведения всех характеристик (напряжение, ток, количество фаз) к значениям, необходимым для сварки.
Еще одной функцией трансформатора является обеспечение бесперебойной подачи электроэнергии. Важно создать равномерную дугу, чтобы сварка была ровной и не имела изъянов. Любое резкое изменение напряжения в сети повлияет на качество соединения. Сварочный трансформатор, стабилизирующий ток, может помочь избежать этого явления.
Конструкция
- Сердечник. Обычно он изготавливается из стальных пластин. Эта деталь служит для преобразования электромагнитного потока.
- Первичная обмотка. На нее подается входящий ток. Обмотка представляет собой проволоку определенной длинны и сечения. От этих параметров будет зависеть, какое напряжение можно подать.
- Вторичная обмотка. На ней продуцируется исходящий ток. Если в этот момент сварка не ведется и вторичный ток отсутствует, это называется холостым ходом трансформатора.
- Регулирующие элементы. Чтобы можно было установить нужное значение выходящего напряжения, обычно используются подвижные обмотки или перемещение рассеивающих сердечников.
- Зажимы для вывода напряжения на электроды.
- Корпус. Вся конструкция защищается кожухом от повреждений, а также для предупреждения поражения током.
На первичную обмотку трансформатора подается ток из сети. Обычно это 220 В или 380 В, в зависимости от технических характеристик, на которые рассчитано устройство. Это создает электромагнитный поток, который передается и замыкает сердечник. Создается магнитное поле, которое передает напряжение на вторичную обмотку.
Значения тока и напряжения в обмотках регулируются количеством витков в обмотке и сечением провода. Изменяя эти соотношения, можно увеличить или уменьшить ток до желаемых значений. Чем длиннее провод, тем выше напряжение, и наоборот. Поэтому в понижающих трансформаторах вторичные обмотки всегда меньше.
С вторичной обмотки ток передается на электроды, которые взаимодействуют с металлом и вызывают сварку.
Выходной ток можно регулировать отводом сердечника (байпасом) или изменением расстояния между обмотками. Чем больше расстояние между обмотками, тем меньше выходной ток, и наоборот.
Составные элементы и дополнительные узлы
- винт (вертикальный) с резьбой;
- ручку для вращения винта;
- ходовую гайку;
- систему подвеса.
В корпусе устройства также должна быть решетка. Это позволяет воздуху проникать внутрь и охлаждать трансформатор. Изолированные провода с клеммами питания для металлической части и электрода выводятся из корпуса. Корпус также должен быть заземлен.
Для улучшения работы устройства были разработаны различные дополнительные узлы. Например, конденсаторы используются при выпрямлении напряжения для сглаживания пульсаций. Также могут использоваться дополнительные вторичные обмотки, импульсные стабилизаторы и фазовые регуляторы.
Для расширения возможностей сварки вводятся дополнительные элементы сопротивления. Они устанавливаются на отдельные переключатели и позволяют сваривать очень тонкие или толстые листы.
Преимущества и недостатки трансформатора перед инвертором
При сравнении трансформаторного сварочного аппарата с аппаратом контактной сварки возникают следующие преимущества:
- цена в 2 — 3 раза меньше;
- конструкция проще, так как нет электронных компонентов;
- ремонт обходится дешевле;
- легкость сборки своими руками.
- вес и габариты, при равных характеристиках, больше;
- большее потребление электроэнергии при работе с одинаковыми электродами;
- нестабильность дуги при колебаниях сетевого напряжения;
- отсутствие дополнительных функций, которые есть даже у бюджетных инверторов.
Несмотря на недостатки трансформаторов, следует помнить, что качество сварных швов зависит не от сложности машины, а от навыков сварщика.
Классификация сварочных трансформаторов
Машины делятся на встраиваемые машины для бытового использования и многокорпусные машины. Мощность первых обычно не превышает 10 кВт, поскольку большая нагрузка была бы непосильной для бытовой установки. Промышленный многоступенчатый сварочный трансформатор мощностью 500 кВт может выдерживать ток до 1000 А.
Читайте также. Что такое сварочная горелка?
В зависимости от схемы подключения сварочного трансформатора на первичную обмотку подается однофазное или трехфазное напряжение. Существуют модели с переключателем 220/380 В. Также доступны однофазные версии на 220 В для бытового использования. Трехфазные сварочные трансформаторы для промышленного использования предназначены для подключения к сети 380 В.
Классификация на основе конструкции включает следующие виды оборудования:
- С амплитудным регулированием при номинальном магнитном рассеивании. Выходное напряжение изменяют дросселем, который расположен на сердечнике.
- С амплитудным регулированием, но повышенным магнитным рассеиванием. В конструкцию добавляются подвижные или разнесенные обмотки, шунты, конденсаторные или импульсные стабилизаторы.
- С фазовым регулятором на тиристорах.
К первым двум категориям относятся разновидности с регулированием тока путем изменения магнитного сопротивления сердечника или напряжения без изменения формы. Регуляторы фазового угла преобразуют синусоидальную волну в последовательность квадратных импульсов разной полярности. Двигатели постоянного тока также выпускаются с выпрямителем на выходе. Из-за своих размеров и цены они относятся к категории промышленного оборудования. Такой сварочный трансформатор позволяет обрабатывать детали из цветных металлов и нержавеющей стали.
Какие параметры учитывать при выборе
При покупке аппарата для сварки трансформаторов необходимо знать условия эксплуатации и тип выполняемых работ. Выбор основывается на следующих параметрах:
- Сетевому напряжению (220 или 380 В) на рабочем месте.
- Напряжению при холостом ходе не более 70 В. Но при низком значении будет трудней зажигать дугу.
- Входной и выходной мощности. Чем меньше разница между ними, тем больше КПД трансформаторного сварочного аппарата.
- Номинальному сварочному току. У моделей бытового назначения значение не превышает 200 А, полупрофессиональные рассчитаны на 300 А, а промышленные до 1000 А.
- Диапазону регулировки. Бытовые модели способны изменять ток в пределах 50 — 200 А.
- Длительности непрерывной работы. Бытовыми аппаратами можно сваривать без перекура 15 — 20 мин, а промышленными до нескольких часов.
Несмотря на простоту конструкции, сварочные трансформаторы обеспечивают высокое качество сварных швов. Благодаря простой конструкции сварочный трансформатор обеспечивает высокое качество сварного шва, поэтому они до сих пор широко используются для бытовой и промышленной сварки. Низкая цена однофазной машины быстро окупается даже при выполнении нерегулярных работ.
Принцип работы сварочного трансформатора
Сварочные трансформаторы работают по такой схеме:
- первичная обмотка получает электрический ток извне – от источника питания, связанного со входными проводами устройства;
- ток, протекающий по обмотке, создаёт электродвижущую силу (или ЭДС) в магнитопроводе – как феномен направленного действия, она движется по имеющемуся контуру;
- поток ЭДС в магнитопроводе доходит до вторичной обмотки и генерирует в ней уже её собственный магнитный поток, а он в свою очередь – электрический ток;
- полученный таким образом электрический ток используется для сварки.
Интересным в этом методе является то, что варьируя общее количество витков и соотношение витков, задействованных в обеих обмотках, можно добиться желаемых характеристик выходного напряжения и тока. Именно количественная разница между обмотками служит для преобразования энергии в нужные параметры.
Это позволяет использовать выходной сварочный ток для расплавления твердого материала. Благодаря физико-механическим свойствам стали и сплавов, а также характеристикам требуемого соединения, сварочное оборудование может быть разработано с широким диапазоном рабочих характеристик.
Конструкция и принцип работы сварочного трансформатора служат одной цели: снизить напряжение источника питания (около 30 вольт или более) и увеличить силу тока в сварочной дуге (300 ампер или более).
Если устройство должно работать с постоянным током, оно называется выпрямителем и устроено несколько иначе.
Холостой ход
Сварочный трансформатор как устройство питания предназначен для двух типов применения, что предъявляет требования к принципу его работы:
- с нагрузкой — когда непосредственно выполняется сварка;
- холостой – когда агрегат находится в режиме ожидания.
Разница между ними заключается во вторичной обмотке. Разница между трансформатором и вторичной обмоткой заключается во вторичной обмотке и сварочной дуге. Электрический ток протекает через вторичную обмотку при зажигании сварочной дуги, но не при холостом ходе трансформатора. В сварочном аппарате режим холостого хода также является номинально функциональным.
Хотя кажется, что ток не течет, он, тем не менее, присутствует: Ток, подаваемый в первичную обмотку, генерирует ЭЭД не только прямым магнитным потоком, но и диффузионным. Если трансформатор не является незамедленным, в катушке всегда протекает небольшое количество тока из-за диффузионных сил.
Решающим фактором является то, что «инерционное напряжение» генерируется во вторичной обмотке даже без дуги. Это опасно для сварочного трансформатора: он может убить сварщика. По этой причине устанавливаются автоматические ограничители напряжения (обычно 48 В) и защитное заземление.
Классификация сварочных трансформаторов
Сварочный трансформатор как техническое устройство имеет различные конструкции, которые отличаются в основном по принципу действия и назначению. Наиболее важными критериями классификации являются следующие:
- напряжение питающего тока: 220 или 380 В;
- количество фаз на входе: 1 или 3 фазы;
- номинальный сила сварочного тока: для выпускаемого промышленностью трансформатора она составляет до 400 А, для специальных целей существуют варианты под 1000 А;
- номинальное напряжение «холостого» хода: от 48 до 70 В;
- режим подачи сварочного тока: импульсный или непрерывный;
- размеры и масса: в широком спектре – от переносимых на плече до мощных моделей, нуждающихся в тележке или подъёмной технике.
Условия эксплуатации также приводят к адаптации. Сварочный трансформатор может быть стационарным или передвижным, размещенным в обычном или водонепроницаемом корпусе.
Виды трансформаторов
Сварочный трансформатор бывает разных типов. Каждый тип предназначен для определенной цели:
- схема с амплитудным регулированием и магнитным рассеиванием нормального типа: в корпусе обязательно имеется дроссель на самом магнитопроводе и катушка, обмотки выполняются из меди или алюминия;
- схема с амплитудным регулированием и магнитным рассеиванием усиленного типа: система усилена специальным шунтом (или шунтами), который повышает мощность;
- схема на тиристорах: регулирование производится с помощью силовых тиристоров.
Другие параметры — функционального характера — добавляются к конструкции.
Напряжение сети
Предназначение сварочного трансформатора определяется подаваемым входным напряжением:
- 220 В: такой вариант оптимально купить для домашних работ и не слишком мощной сварки;
- 380 В: повышенное напряжение, используемое для генерирования значительной силы тока, что позволяет обрабатывать повышенную толщину металлических заготовок, поэтому такие модели чаще всего нужны для производственных или ремонтных целей.
Функционал трансформатора
Сварочный аппарат с трансформатором в первую очередь предназначен для выработки тока большой мощности. Однако работать с прямым «продуктом» вторичной обмотки может быть сложно.
Причина этого — простой дизайн. Для улучшения характеристик тока необходимо разработать модульные сварочные трансформаторы различных типов.
Другими словами, каждый дополнительный компонент может быть заменен соответствующим компонентом с другими характеристиками, изменяя сварочный ток и напряжение в нужном направлении. Наиболее важные из этих дополнительных компонентов:
- обмотки: позволяют регулировать силу тока в широком интервале, переключаясь между ними или взаимно дополняя их между собой;
- тиристоры, диодные мосты: для тонкой настройки силы тока и продолжительности сварочного процесса;
- стабилизаторы: для выравнивания и поддерживания входного напряжения при его критичном изменении (к примеру, при работе рядом мощного потребителя напряжение в сети сильно упадёт – стабилизатор этого не допустит);
- сопротивление: для плавного изменения тока при ограниченности регулирования катушками и обмотками;
- конденсаторы: для повышения мощности импульса при сварке постоянным током.
С развитием технической мысли к трансформатору были добавлены диодные мосты и регуляторы — как приборы управления.
Количество рабочих постов
Сварочный трансформатор производится только в 2 вариантах:
- для работы одного сварщика – «однопостовой», с мощностью до 10 кВт (на большее вряд ли хватит бытовой электропроводки);
- для работы двух и более сварщиков – «многопостовой», со значительной мощностью.
Последний используется в промышленности и в основном является стационарным.
Способ регулировки силы тока
Наиболее часто используемые из них встречаются в промышленности:
- увеличение или уменьшение количества подключенных витков обмоток (в основном – вторичной);
- размещение нагрузки индуктивного или резистивного типа во внутренний объём вторичной обмотки;
- регулирование ЭДС сердечника;
- задействование полупроводников.
Как выбрать?
При выборе сварочного трансформатора для бытового использования следует учитывать все характеристики, которые позволяют оборудованию выполнять поставленные задачи.
Перед приобретением сварочного оборудования сварщик должен определить следующие параметры:
- входным напряжением;
- мощностью;
- регуляцией сварочного тока;
- размерами электродов;
- номинальным показателем силы напряжения;
- показателями рабочего режима;
- габаритами и массой оборудования;
- напряжением в холостом ходу.
Особенности эксплуатации
После приобретения сварочного оборудования мастер должен правильно настроить мощность и холостой ход. Сварщик должен убедиться, что аппарат имеет хорошее подключение для трехфазного тока или однофазного тока, чтобы обеспечить длительный срок службы и возможность сваривать медную проволоку хорошего качества. Необходимо соблюдать осторожность при обращении с машиной и соблюдать правила техники безопасности.
Подключайте трансформатор только с помощью кабелей, подходящих для конкретной модели. Категорически запрещается устанавливать такое оборудование в местах с повышенной влажностью. Охлаждение агрегатов должно быть обеспечено заранее. Во время работы трансформатор не должен перегреваться. При обнаружении неисправности необходимо немедленно отключить прибор от сети.
При работе со сварочным аппаратом не забывайте, что ему необходимы перерывы во время работы, так как они служат для охлаждения аппарата. Хотя сварочный трансформатор является безопасным устройством, эксперты советуют не прикасаться к нему руками при сварке металла. В противном случае вы можете получить удар током. Перед началом работы всегда убедитесь в наличии и исправности заземления.
По окончании работы аппарат должен остыть, так как сварщик может получить ожоги кожи от прямого контакта с телом.
Возможные неисправности
Сварочный трансформатор, покупной или самодельный, требует регулярного обслуживания и время от времени может выходить из строя. Ремонт этого оборудования не представляет трудностей и поэтому может быть выполнен практически любым сварщиком. Наиболее распространенной неисправностью сварочного аппарата считается короткое замыкание, которое может привести к автоматическому отключению аппарата. Проблему можно решить, разобрав трансформатор и заменив неисправную деталь.
В некоторых случаях сварочный аппарат выходит из строя из-за перегрева, что может произойти, если пользователь установил ток выше, чем требуется для нормальной работы. Длительный чрезмерный нагрев может привести к поломке базовой части. Это может привести к тому, что сварочный трансформатор придется полностью перемотать.
Если машина издает громкий шум, это может указывать на ослабление болтов или гаек в трансформаторе. Для ремонта трансформатора сварщик должен разобрать его и затянуть все соединения. После завершения ремонта трансформатор должен быть подвергнут пробному запуску.
Сварочный трансформатор — это не только надежный, но и простой в эксплуатации аппарат. Аппарат используется не только для бытовой сварки, но и для некоторых промышленных применений. С помощью этого оборудования сварщик может соединять листы разной толщины.
Более подробную информацию см. ниже.
