Кпд сварочного трансформатора: Характеристика сварочного трансформатора | Строительный портал

Характеристика сварочного трансформатора | Строительный портал

Занимаясь поисками подходящего сварочного трансформатора, многие отказываются от заводских моделей в пользу самодельных. Причины такого решения могут быть самые разнообразные, начиная от неприемлемых цен и заканчивая желанием сделать сварочный трансформатор самостоятельно. По сути особых сложностей в том, как сделать сварочный трансформатор, нет, к тому же, самодельный сварочный трансформатор может по праву считаться предметом гордости любого хозяина. Но при его создании невозможно обойтись без знаний об устройстве и схеме трансформатора, его характеристиках и расчетах по ним.

1. Рабочие характеристики сварочного трансформатора
2. Схема сварочного трансформатора
3. Расчет сварочного трансформатора

Рабочие характеристики сварочного трансформатора

Любой электроинструмент обладает определенными рабочими характеристиками и сварочный трансформатор не исключение. Но кроме привычных, таких как мощность, количество фаз и требуемое для работы напряжение в сети, сварочный трансформатор имеет целый набор уникальных характеристик, каждая из которых позволит безошибочно подобрать в магазине аппарат под определенный вид работ. Для тех же, кто собирается изготовить сварочный трансформатор своими руками, знание этих характеристик потребуется для выполнения расчетов.

Но прежде чем перейти к детальному описанию каждой характеристики, необходимо разобраться, что собой представляет базовый принцип работы сварочного трансформатора. Он довольно прост и заключается в преобразовании входящего напряжения, а именно его понижении. Понижающая вольтамперная характеристика сварочного трансформатора имеет следующую зависимость – при понижении напряжения (Вольт) возрастает сила тока сварки (Ампер), что и позволяет плавить и сваривать металл. На основе этого принципа и построена вся работа сварочного трансформатора, а также связанные с ней другие рабочие характеристики.

Напряжение сети и количество фаз

С этой характеристикой все довольно просто. Она указывает на требуемое для работы сварочного трансформатора напряжение. Это может быть 220 В или 380 В. На практике напряжение в сети может немного колебаться в пределах +/- 10 В, что может сказаться на стабильной работе трансформатора. При расчетах для сварочного трансформатора напряжение в сети является основополагающей характеристикой для расчетов. К тому же, от напряжения в сети зависит количество фаз. Для 220 В – это две фазы, для 380 В – три. В расчетах это не учитывается, но для подключения сварочного аппарата и его работы это важный момент. Также есть отдельная категория трансформаторов, которые могут работать как от 220 В, так и от 380 В.

Номинальный сварочный ток трансформатора

Это основная рабочая характеристика любого сварочного трансформатора. От величины силы сварочного тока зависит возможность резки и сварки металла. Во всех сварочных трансформаторах это значение указывается максимальным, так как именно столько способен выдать трансформатор на пределе возможностей. Конечно, номинальный сварочный ток можно регулировать для возможности работы электродами различного диаметра, и для этого в трансформаторах предусмотрен специальный регулятор. Необходимо отметить, что для бытовых сварочных трансформаторов, созданных своими руками, сварочный ток не превышает 160 – 200 А. Это связано в первую очередь с весом самого трансформатора. Ведь чем больше сила сварочного тока, тем больше требуется витков медного провода, а это лишние неподъемные килограммы. В дополнение на сварочный трансформатор цена зависит от металла для проводов обмоток, и чем больше провода было потрачено, тем дороже обойдется сам аппарат.

Диаметр электрода

В работе со сварочным трансформатором для сварки металла используются наплавляемые электроды различного диаметра. При этом возможность использовать электрод определенного диаметра зависит от двух факторов. Первый – номинальный сварочный ток трансформатора. Второй – толщина металла. В приведенной ниже таблице указаны диаметры электродов в зависимости от толщины металла и сварочного тока самого трансформатора.

Как видно из этой таблицы, использование 2 мм электрода будет просто бессмысленным при силе тока в 200 А. Или наоборот, 4 мм электрод бесполезен при силе тока в 100 А. Но довольно часто приходится выполнять сварку металла различной толщины одним и тем же аппаратом и для этого сварочные трансформаторы оборудуются регуляторами силы тока.

Пределы регулирования сварочного тока

Для сварки металла различной толщины используются электроды различного диаметра. Но если сила сварочного тока будет слишком большой, то металл при сварке прогорит, а если слишком маленькой, то не удастся его расплавить. Потому в сварочных трансформаторах для этих целей встраивается специальный регулятор, позволяющий понижать номинальный сварочный ток до определенного значения. Обычно в самодельных сварочных трансформаторах создается несколько ступеней регулировки, начиная от 50 А и заканчивая 200 А.

Номинальное рабочее напряжение

Как уже отмечалось, сварочный трансформатор преобразует входящее напряжение до более низкого значения, составляющего 30 – 60 В. Это и есть номинальное рабочее напряжение, которое необходимо для поддержания стабильного горения дуги. Также от этого параметра зависит возможность сварки металла определенной толщины. Так для сварки тонколистового металла требуется низкое напряжение, а для более толстого – высокое. При расчетах этот показатель весьма важен.

Номинальный режим работы

Одной из ключевых рабочих характеристик сварочного трансформатора является его номинальный режим работы. Он указывает на период беспрерывной работы. Этот показатель для заводских сварочных трансформаторов обычно составляет около 40%, а вот для самодельных он может быть не выше 20 – 30%. Это значит, что из 10 минут работы можно беспрерывно варить 3 минуты, а 7 давать отдохнуть.          

Мощность потребления и выходная

Как и любой другой электроинструмент, сварочный трансформатор потребляет электроэнергию. При расчетах и создании трансформатора показатель потребляемой мощности играет важную роль. Что касается выходной мощности, то её также следует учитывать, так как коэффициент полезного действия сварочного трансформатора напрямую зависит от разницы между этими двумя показателями. И чем меньше эта разница, тем лучше.

Напряжение холостого хода

Одной из важных рабочих характеристик является напряжение холостого хода сварочного трансформатора. Эта характеристика отвечает за легкость появления сварочной дуги, и чем выше будет напряжение, тем легче появится дуга. Но есть один важный момент. Для обеспечения безопасности человека, работающего с аппаратом, напряжение ограничивается 80 В.

Схема сварочного трансформатора

Как уже отмечалось, принцип работы сварочного трансформатора заключается в понижении напряжения и повышении силы тока. В большинстве случаев устройство сварочного трансформатора довольно простое. Он состоит из металлического сердечника, двух обмоток – первичной и вторичной. На представленном ниже фото изображено устройство сварочного трансформатора.

С развитием электротехники принципиальная схема сварочного трансформатора совершенствовалась, и сегодня производятся сварочные аппараты, в схеме которых используются дроссели, диодный мост и регуляторы силы тока. На представленной схеме видно, как диодный мост интегрирован в сварочный трансформатор (фото ниже).

Одним из самых популярных самодельных сварочных трансформаторов является трансформатор с тороидальным сердечником, в силу его малого веса и прекрасных рабочих характеристик. Схема такого трансформатора представлена ниже.

Сегодня существует множество различных схем сварочных трансформаторов, начиная от классических и заканчивая схемами инверторов и выпрямителей. Но для создания сварочного трансформатора своими руками лучше выбирать более простую и надежную схему, не требующую использования дорогой электроники. Как, например, сварочный тороидальный трансформатор или трансформатор с дросселем и диодным мостом. В любом случае для создания сварочного трансформатора, кроме схемы, придется выполнить определенные расчеты, чтобы получить требуемые рабочие характеристики.

Расчет сварочного трансформатора

При создании сварочного трансформатора под конкретные цели приходится определять его рабочие характеристики заранее. Кроме этого, расчет сварочного трансформатора выполняется для определения количества витков первичной и вторичной обмоток, площади сечения сердечника и его окна, мощности трансформатора, напряжения дуги и прочего.

Для выполнения расчетов потребуются следующие исходные данные:

• входящее напряжение первичной обмотки (В) U1;
• номинальное напряжение вторичной обмотки (В) U2;
• номинальная сила тока вторичной обмотки (А) I;
• площадь сердечника (см2) Sс;
• площадь окна (см2)So;
• плотность тока в обмотке (A/мм2).

Рассмотрим на примере расчета для тороидального трансформатора со следующими параметрами: входящее напряжение U1=220 В, номинальное напряжение вторичной обмотки U2=70 В, номинальная сила тока вторичной обмотки 200 А, площадь сердечника Sс=45 см2, площадь окна So=80 см2, плотность тока в обмотке составляет 3 A/мм2.

Вначале рассчитываем мощность тороидального трансформатора по формуле:

P габаритн = 1,9*Sc*So. В результате получим 6840 Вт или упрощенно 6,8 кВт.

Важно! Данная формула применима только для тороидальных трансформаторов. Для трансформаторов с сердечником типа ПЛ, ШЛ используется коэффициент 1,7. Для трансформаторов с сердечником типа П, Ш – 1,5.

Следующим шагом будет расчет количества витков для первичной и вторичной обмоток. Чтобы это сделать, вначале придется вычислить необходимое количество витков на 1 В. Для этого используем следующую формулу: K = 35/S. В результате получим 0,77 витка на 1 В потребляемого напряжения.

Важно! Как и в первой формуле, коэффициент 35 применим только для тороидальных трансформаторов. Для трансформаторов с сердечником типа ПЛ, ШЛ используется коэффициент 40. Для трансформаторов с сердечником типа П, Ш – 50.

Далее рассчитываем максимальный ток первичной обмотки по формуле: Imax = P/U. В результате получим ток для первичной обмотки 6480/220=31 А. Для вторичной обмотки силу тока берем за константу в 200 А, так как возможно придется варить электродами с диаметром от 2 до 3 мм металл различной толщины. Конечно, на практике 200 А – это предельная сила тока, но запас в пару десятков ампер позволит аппарату работать более надежно.

Теперь на основании полученных данных рассчитываем количество витков для первичной и вторичной обмоток в трансформаторе со ступенчатым регулированием в первичной обмотке. Расчет для вторичной обмотки выполняем по следующей формуле  W2 =U2*K, в результате получим 54 витка. Далее переходим к расчету ступеней первичной обмотки. Для этого используем формулу W1ст = (220*W2)/Uст.

Где:

Uст – необходимое выходное напряжение вторичной обмотки.

W2 – количество витков вторичной обмотки.

W1ст – количество витков первичной обмотки определенной ступени.

Но прежде чем приступить к расчету витков ступеней первичной обмотки, необходимо определить напряжение для каждого. Сделать это можно по формуле U=P/I, где:

P – мощность (Вт).

U – напряжение (В).

I – ток (А).

Например, нам требуется сделать четыре ступени со следующими показателями номинальной силы тока на вторичной обмотке: 160 А, 130 А, 100 А и 90 А. Такой разброс понадобится для использования электродов различного диаметра и сварки металла различной толщины. В результате получим Uст = 40,5 В для первой ступени, 50 В для второй ступени, 65 В для третьей ступени и 72 В для четвертой. Подставив полученные данные в формулу W1ст = (220*W2)/Uст, рассчитываем количество витков для каждой ступени. W1ст1 = 293 витка, W1ст2 = 238 витков, W1ст3 = 182 витка, W1ст4 = 165 витков. В процессе намотки провода на каждом из этих витков делается отвод для регулятора.

Осталось рассчитать сечение провода для первичной и вторичной обмоток. Для этого используем показатель плотности тока в проводе, который равен 3 A/мм2. Формула довольно проста – необходимо максимальный ток каждой из обмоток разделить на плотность тока в проводке. В результате получим для первичной обмотки сечение провода Sперв = 10 мм2. Для вторичной обмотки сечение провода Sвтор = 66 мм2.

Создавая сварочный трансформатор своими руками, необходимо выполнить все вышеперечисленные расчеты. Это поможет правильно подобрать все необходимые детали и затем собрать из них аппарат. Для новичка выполнение расчетов может показаться весьма запутанным занятием, но если вникнуть в суть выполняемых действий, все окажется не таким уж и сложным.

потребление кВт в час разными аппаратами, расчет потребления киловатт

Без верного и наиболее точного расчёта потребляемой мощности сварочный аппарат из полнофункционального агрегата превратится в источник проблем. К ним относят выгорание проводки и электрики, повреждение счётчика, возможность возгорания и возникновения пожара.

Сколько киловатт потребляют разные виды?

Потребляемая мощность сварочных аппаратов – величина, приближённо определяемая простым умножением рабочего тока на напряжение сварочной дуги, минус потери на нагрев (с учётом КПД электроники агрегата). Бытовая сеть с одной фазой рассчитана на мощность, превышающую 3 киловатта в непрерывном режиме. Однако мощность более 3,5 кВт не может обеспечиваться непрерывно.

Традиционная схема – сварочный трансформатор – потребляет порядка 10 кВт электроэнергии ежечасно. Этот показатель соответствует прерывистой работе в режиме «минуту варим, минута – перерыв в работе». Старшее поколение технически подкованных людей помнит, как скакало напряжение по всей улице, когда кто-то из соседей занимался сваркой: оно падало во время сварки с 220 до 180-200 вольт.

Но уличные кабели с площадью сечения в 10 мм2 выдержат ток сварочной дуги до сотен ампер, чего не скажешь о межквартирной или внутридомовой проводке. Потери электричества на трансформаторе при электросварке переменным током могут достигать 40%. Соответственно, КПД сварочного трансформатора опускается до 60%, когда сварщик варит много мощных металлоконструкций по несколько часов без перерыва.

Сварочный инвертор, ставший наиболее популярным, вписывается в требования квартирной однофазной линии. Он работает с напряжением сварочной дуги от 25, а не 41 вольт, как сварочный трансформатор. С учётом потерь и КПД импульсных схем, достигающих 90%, ток при 220 вольтах, равный 16 амперам, указанным на предохранителях-автоматах, при напряжении от 25 В достигнет порядка 120 А, минус потери на нагрев силовой электроники и работу охлаждающего вентилятора. Тока в 120 А хватит, чтобы сварить детали толщиной в 4-5 мм, используя электрод со стержнем диаметром в 3-3,2 мм.

Опытный сварщик помнит, что напряжение дуги ниже 20 В может не позволить её зажечь. Либо дуга загорится, но тут же погаснет. Возможно частое «чирканье» – по сути, короткое замыкание: искра приплавляет электрод к детали. Из-за приваривания электрода к свариваемой поверхности его нередко отрывают до нескольких секунд, особенно когда выходную цепь закоротило на большом токе, а электрод слишком толст.

Если напряжения не хватает, а ток близок к максимальному, указанному на регуляторе аппарата, такие замыкания вредны: полупроводниковые силовые элементы быстро нагреваются. Кулер (вентилятор) не успевает охлаждать всю систему, происходит тепловой пробой. Сварочник отправляется на капремонт в сервисный центр.

Как рассчитать потребление?

Расчёт потребления сварочника начинается с напряжения дуги, равное 20 единицам, прибавляемым к сварочному току, умноженному на 4%. Эта формула – константа, и другого пути для импульсной сварки на постоянном токе не существует. Нетрудно прикинуть, что для тока в 120 А пользователь получит 24,8 В. Разделив 220 В на 24,8, получаем 8,87. С учётом потерь порядка 5-10% округляем полученную величину в меньшую сторону – до 8. Ток в 16 А, указанный на автомате, берём не максимальным, а несколько меньшим – 15, и умножаем его на эти 8 единиц. Выходит, что для относительно безопасной сварки с перерывами (10 минут варим, 10-30 минут – перерыв) получили рабочий сварочный ток в 120 А при потребляемой мощности в 3,5 кВт/ч от сети 220 вольт. Пересчёт потребляемых киловатт берётся с расчётом на суммарное фактическое время горения сварочной дуги. Предположим, работа в общем отняла 3 часа – реально же сварщик варил, скажем, час с небольшим.

Если запас мощности инверторного агрегата позволяет (берётся полупрофессиональная модель на сварочный ток в 250-300 А), то можно, выставив 100-120 А на регуляторе, работать непрерывно по нескольку часов. Дело в том, что мощная силовая электроника нагревается меньше – в лучшем случае охлаждаемый радиатор будет тёплый, а не как кипяток, что обеспечит долговечность и надёжность аппарата. Структура полупроводника (силовых диодов и транзисторных ключей) не так быстро теряет оптимальные рабочие параметры. А значит, в преждевременной замене эти детали не нуждаются.

В целях безопасности на корпусе инверторных аппаратов печатается таблица соответствия толщины свариваемой стали диаметру электрода и рабочему току.

Уход за пределы указанных параметров приведёт к некачественным швам. Возможны отлом, обрыв, прогибы сваренной конструкции со всеми вытекающими последствиями.

Какой аппарат выбрать?

С точки зрения экономии средств, действительно, не нужен сварочный инвертор на максимальный ток дуги в 220 А, когда можно обойтись 160 амперами, не превышая ток в 140-150 при диаметре стального (внутреннего) стержня электрода до 4-х мм. О том, что инвертор работает почти «в пику» и подвергается перегреву – горячие силовые каскады, горячий, как работающая лампочка накаливания в 80 ватт энергии, радиатор – задумываются немногие новички.

Сварочные агрегаты именитых брендов стоят дороже, чем аппараты от малоизвестных на сегодня китайских фирм. Практика показывает, что лучше перестраховаться и взять как минимум инверторник с двух-трёхкратным запасом мощности. Такая модель даже при ежедневной работе до нескольких часов – в пересчёте на непрерывное горение сварочной дуги – проработает без проблем лет 10. В течение данного срока потребителю не придётся менять сгоревшие силовые диодные мосты, конденсаторы и микросхему (если она есть).

Выбрав оптимальный по рабочим параметрам сварочный аппарат, пользователь обеспечит долговечную работу, многолетний срок его службы. Выходить за пределы рабочего тока и диаметра электродов, указанных в таблице, строго не рекомендуется.

Как выбрать сварочный аппарат. Часть первая: КПД

Как выбрать сварочный аппарат (сварочный инвертор). Часть первая: читаем паспорт сварочного инвертора.

Автор: Дмитрий Атеев, интернет-магазин «Силовик».

В России более 70 торговых марок сварочных инверторов с ценами, отличающимися в несколько раз. Большинство из них сделаны в Китае, но продаются у нас как «Германия», «Латвия», «Италия», «Россия». Некоторые сделаны в России и по качеству либо хуже китайских, либо дороже, хотя падение рубля сделало Китай дорогим и дает реальный шанс нашим производителям. В любом случае, доля китайского сварочного оборудования на рынке инверторов выше 90%, не только у нас в России, но и во всём мире.

По моим наблюдениям, 99% тех, кто продаёт сварочные аппараты, ничего о них не знают или знают лишь минимальную информацию, написанную в паспорте на аппарат. 

Если бы в паспортах писали правду, всё было бы просто — скачал в интернете 10-15 паспортов и выбирай что лучше по своим критериям.

Но проблема в том, что 90% технических характеристик из паспортов — враньё, ошибки и пропаганда (пропаганда иногда бывает правдивой).

Тем не менее разобраться с этим нужно, а где и что правда, а что ложь — об этом позже.

Беру типичный паспорт типичного сварочного инвертора. Один из лидеров российского рынка. По теории вероятности, если вы находитесь в России, то велика вероятность, что именно этот паспорт может оказаться у вас в руках.

В паспорте 10 характеристик:

1. Диапазон рабочего напряжения

2. Максимальный потребляемый ток в амперах

3. Напряжение холостого хода

4. Напряжение дуги

5. Диапазон регулирования сварочного тока в амперах

6. Продолжительность нагружения в процентах

7. Максимальный диаметр электрода в милиметрах

8. Класс защиты

9. Рабочий диапазон температур

10. Масса

Здесь есть несущественные, неважные характеристики и нет самой главной, о чем напишу ниже.

Несущественные эти характеристики потому, что у всех производителей и увсех моделей они почти одинаковые и сравнить их нельзя. Но разобрать смысл есть, так как попутно мы получим важную информацию так сказать «между строк».

Разберем их подробнее.

Пункт 1. Диапазон рабочего напряжения.

Даже если у вас нормальное напряжение дома или на даче, столкнуться с проблемой низкого напряжения в сети вы сможете за свою «сварочную» жизнь не раз. Для профессионалов это более актуально, так как никогда не знаешь где, когда и при каком напряжении придётся сваривать. Даже простой удлинитель садит напряжение, а длинный удлинитель в десятки метров садит его на десятки вольт, потому что толщина проводов в удлинителе как правило не соотвествует норме для такой мощной нагрузке, как сварочный аппарат.

И тут лучше взять нормальный сварочный инвертор, чем такой, что будет работать только по большим праздникам. И вот тут чтение паспорта нам скорее всего вообще ничего не даст. Два аппарата, номер один и номер два из предыдущего размера. В первом написано 160 вольт-260 вольт в паспорте. Во втором — 220вольт+-10%. По паспорту надо брать первый. Фактически — второй. Почему они так пишут — непонятно. Для первого — это завышение возможностей, для второго — занижение. У первого логика — «лишь бы продать», у второго — «как бы чего не вышло», так как низкое напряжение — это всегда дополнительная нагрузка на аппарат. Ведь если напряжение падает, а ток растёт, идет нагрев всей электроники. По сути сварочный процесс это и есть понижение напряжения при росте тока. Поэтому одни производители всегда будут скромно умалчивать о своих возможностях, чтобы сохранить репутацию, а другие будут наоборот преувеличвать свои возможности, чтобы продать свою технику любыми путями.

В жизни среди людей также: есть «наглые» и есть «скромные». Наглость помогает не всегда. В природе между ними баланс. Ну и тут также.

Какой аппарат перед вами — вы по паспорту не узнаете. Напряжение питания — это один из самых частых способов обмануть покупателя.

Мой совет — пока сами своими глазами не увидите, что аппарат нормально работает на пониженном напряжении — не надейтесь на паспорт

Паспорт вам может помочь лишь в одном случае.

Если аппарат действительно не работает, по Закону о защите прав потребителей его можно вернуть продавцу на законных основаниях, так как это неустранимый недостаток.

В общем и целом подводя итог раздела — все аппараты должны нормально работать при 160 вольтах. Все инверторные сварочные аппараты. Ниже тоже, но хуже. А до 160 — нормально.

Если аппарат на пониженном напряжении не работает или теряет свою мощность — это плохой аппарат. На рынке слишком много хороших аппаратов, чтобы покупать плохие.

 

Пункт 3. Напряжение холостого хода .

Прежде чем писать этот раздел, посмотрел, что пишут по этому поводу в интернете на форумах. Как и ожидалось даже продвинутые специалисты спорят месяцами об этом вопросе. То есть это единственный раздел, по поводу которого точного мнения нет. Основных точек зрения две — чем больше тем лучше (чем выше напряжение, тем лучше зажигается дуга) и вторая точка зрения, что значения это никакого не имеет. На электродах стоит указание напряжения холостого хода, но только для трансформаторных сварочников, то есть для переменного тока, а инверторы — это постоянный ток, там имеет значение полярность (прямая или обратная), но не напряжение. Наш сервис, интернет-магазина «Силовик» придерживается той точки зрения, что реально для розжига дуги достаточно напряжения и 60 вольт холостого хода и от 90 вольт они почти не отличимы, тем более нельзя сказать, что лучше — 60 или 90 или что то посередине. Почти все аппараты за редким исключением укладываются в этот диапазон напряжений. Однако дыма без огня не бывает и первая точка зрения тоже основана не на пустом месте. С точки зрения физики, чем выше напряжение холостого хода, тем лучше будет зажигаться дуга через грязь, ржавчину, и прочие наслоения неподготовленного к сварке металла. Также чем выше напряжение, тем оно опаснее для человека. В принципе любое напряжение выше 36 вольт официально опасно для человека, но 60 вольт или 100 вольт тоже имеют разницу не в пользу последнего. Один из форумчан так и написал, «я не боюсь сетевого напряжения в 220 вольт, но напряжениие холостого хода в 100 вольт побаиваюсь». С другой стороны при падении сетевого напряжения падает и напряжение холостого хода. Напряжение ниже 50 вольт холостого хода сильно усложнит сварку и стабильность дуги и розжиг электрода, поэтому на мой взгляд нужен разумный баланс — вольт 70-80. Разумеется нужно учесть еще и тот факт, что высокий холостой ход не имеет смысла без нормального тока. Мы провели эксперимент, взяли аппарат №1 и аппарат №2 из предыдущих разделов. Первый выдал 87 вольт холостого хода, второй 73 вольта. После нагрузки всего в 5 ампер первый выдал 42 вольта, а второй 52. Так о чем говорит показатель «напряжение холостого хода» в паспорте? Ни о чём. Несмотря на то, то вопрос потенциально важный, паспорт нам ничем не поможет. Кстати, разница реального напряжения в паспортах и в аппаратах оказалась довольно высокой — 7-8 вольт. И это при разбеге всех или почти всех аппаратов в 30 вольт (от 60 до 90).

Остались две характеристики из паспорта сварочного инвертора из десяти. И эти характеристики из заявленных самые важные.

Пункт 4, напряжение дуги.

Последний несущественный показатель. Напряжение дуги у всех указывается примерно одинаковое. Если мерять этот показатель на балластном реостате, то он значительно ниже паспортного. Указывается обычно 28, реально 16-19 вольт. Возможно, мерять надо между электродом и заготовкой на зажженой дуге. Возможно. Только зачем? Что даст этот показатель? Что в нём полезного? Измерить мощность аппарата? Тут нужен балластный реостат (тогда напряжение будет 16-19 вольт). К напряжению холостого хода напрямую этот показатель также значения не имеет, это другой, независимый показатель. Для чего его вставляют в паспорта, я не понимаю. Думаю, просто надо что-то написать для солидности. Кстати, далеко не все вставляют этот показатель в паспорта, так что если не найдёте его в паспорте — не удивляйтесь. Возможно этот паспорт писали профессионалы.

Дальше начинают существенные и очень существенные характеристики.

Пойду от менее важному к более важному.

Пункт 5. Диапазон регулирования сварочного тока в амперах. Пункт 6. Продолжительность нагружения в процентах

Эти две характеритики считаются обычно самыми важными. Они напрямую связаны между собой через реальную мощность сварочного аппарата.

Каждый по отдельности этот пункт косвенно отвечает на вопрос насколько мощный сварочный инвертор мы имеем. По отдельности — косвенно, а вместе — прямо. Поэтому и рассматривать мы их будем вместе.

За силу сварочного инвертора отвечают силовые транзисторы («силовики»), это такие небольшие детали по технологии изготовления родственные процессору компьютера. Это самые главные детали сварочного аппарата и разумеется самые дорогие. Для специалистов: дальше речь пойдет о IGBT-транзисторах, а не MOSFET, так как последние почти не представлены на рынке в последнее время

Когда нужен дешевый сварочный инвертор, берут два «силовика» поменьше и послабее, а когда нужен мощный профессиональный — берут мощные силовые транзисторы и ставят их не по две штуки, а по 4 или даже 8 штук в один аппарат. Номинал «силовиков» как правило 20 ампер, 40 ампер и 60 ампер, они выдерживают напряжение 600 вольт и температуру до 150 градусов. Несмотря на то, что 95% сварочных аппаратов в мире производятся в Китае, а потом перепродается местными компаниями как продукция местного производства, силовые транзисторы бывают как китайские, так и японские и американские. Производство таких материалов относится к высоких технологиям и американцы, скажем так, не брезгуют этим заниматься. Хотя на рынке стремительно растет доля и китайской продукции в том числе. Даже мой многолетний опыт работы в этой сфере не позволяет мне точно сказать, какие «силовики» лучше — японские или американские, потому что большиснтво фирм собирающих сварочные аппараты сами силовые транзисторы не производят, а покупают, при этом часто меняя поставщиков. Из-за это не только у нас, но и у самих производителей нет четкой статистики отказов по этой детали, хотя обычно если выгорает силовая часть инвертора, винят не силовые транзисторы в этом, а перегрев или выход из строя управления инвертора. Но что точно известно — чем более мощные силовые транзисторы стоят на аппарате, чем больше их количество, тем мощнее аппарат и надежнее.

Чем можно сломать силовой транзистор? В основном только перегревом. От чего греется «силовик» — от внутреннего сопротивления току. Более мощный силовой транзистор греется на таком же токе меньше, а менее мощный — больше. Если допустить перегрев, транзистор гарантированно выйдет из строя и потащит за собой остальные силовые транзисторы в этом аппарате (при ремонте меняют даже выжившие силовые транзисторы, так как они уже нормально работать не смогут). Чтобы не допустить перегрев, транзисторы сажают на мощные аллюминиевые радиаторы через термопасту, а для охлаждения радиаторов используют вентилляторы. Вентилляторы дешевле силовых транзисторов, поэтому производители дешевых инверторов предпочитают ставить по два вентиллятора в аппарат, а не увеличить реальную мощность номиналов.

И вот тут самый главный обман и кроется. Можно поставить 4 силовых транзистора по 20 ампер и аппарат будет выдавать 200 ампер, можно поставить 8 силовых транзисторов по 40 ампер и аппарат будет выдавать 200 ампер, хотя реальный номинал силовых транзисторов выше в 4 раза. Выдавать аппарат будет столько, насколько его настроят на заводе. Разница будет только в том, что первый вариант начнет сильно грется в работе, но его будут усиленно охлаждать двумя вентилляторами до того, как сработает датчик, а второй греться чильно не будет и вентиллятор легко справиться и один. Надо понимать, что вентиллятор охлаждает тем воздухом, который есть и если на улице температура +30 градусов, то будет вот такое охлаждение. При этом нагрев идет не постоянный, а волнами, то есть дуга горит — нагрев идёт, дуга погасла нагрев прекратился, вентиллятор работает. Фактически это выливается в то, что вентилляторы не успевают охлаждать слабые транзисторы и через какое-то время срабатывает термодатчик аварийного отключения. Время до срабатывания термодатчика обычно обозначают буквами ПН (продолжительность нагружения) или ПВ (продолжительность включения). То есть, грубо, проработал 6 минут из десяти — 60% ПВ (ПН). Проработал 3 минуты — 30% ПВ (ПН). Не отключился — 100% ПН(ПВ). Меряют на максимальном токе, выкручивая ручку регулировки по часовой стрелке до максимума. Делают несколько измерений подряд, потом выводят среднюю цифру. Таким образом, слабый инвертор может выдать большой ток, но не способен держать его долго, а мощный инвертор способен выдать большой ток и способен держать его долго. Обычно, бытовые инверторы настраивают так, что они держат большой ток недолго в расчете на то, что долго в быту работать инвертором не будут. Профессиональные инверторы настраивают так, что они, допустим, смогут держать ток 300 ампер, но настраивают их только на 200, чтобы остался запас мощности и вентиллятор смог охлаждать радиаторы силовых элементов бесконечно долго, столько сколько сможет работать сварщик. Считается что аппарат с ПВ (ПН) более 60% включительно — профессиональный аппарат, а все что ниже — бытовые. Фактически в паспортах пишут что угодно, но не правду. Например аппарат №1 и аппарат №2 из предыдущих разделов. Первый аппарат указан ток 220 ампер, реально выдал 193 ампера, в паспорте указан ПВ 70% — реально проработал первый раз 6 минут, второй 4 минуты, третий 3. В среднем ПВ реально около 40%. Второй аппарат выдал 200 ампер, заявлен 200 ампер, проработал 48 минут, не отключился, эксперимент закончили, так как температура на выходе не росла, таким образом он бы не отключился совсем. А ПВ был заявлен 60%.

Но окончательно запутывает вопрос следующая проблема. Отключает аппараты по перегреву не термодатчики силовых транзисторов, которых у тех нет, а термодатчики аппаратов на радиаторах охлаждения. Термодатчик каждый производитель ставит туда, куда считает нужным — на трансформатор, на диоды, на силовые транзисторы, подальше от элементов, поближе к элементам. Каждый раз разный результат. И термодатчики тоже могут быть с разными температурами срабатывания.

Поэтому вывод № 1. Читать раздел с ПН и ПВ надо лишь для общей картины, но никак не верить на слово — завышают почти все, но есть и те, кто занижает.

Вывод второй. Раздел с регулировкой тока читать тоже нужно только для общего понимания. Если написано 220 ампер — может быть будет 200, а может и 120. У нас и такие и такие есть.

Пункт 7 — максимальный диаметр электрода.

Это предпоследний несущественный показатель. Напомню, что полезную информацию дают и несущественные пункты, но так как они у всех одинаковые или почти одинаковые, мы их называем несущественными.

«Как же так?» — скажут мне — «Это же самый главный показатель». Нет. Не самый и не главный. Это пропаганда. Реклама. Причем этим пунктом забили голову огромному количеству любителей-сварщиков, профессионалы же на этот пункт никак не ориентируются, они знают, что электроды бывают разные и ток подбирать нужно и под электрод и под заготовку и под ситуацию.

Таким образом и максимальный размер электрода — это просто рекламный ход, чтобы продать более мощный аппарат и больше ни для чего этот пункт не нужен.

На пачке элетродов ОК46 2.5 мм указан ток сварки 60-100 ампер, а на «четверке» (4 милиметра)100-200 ампер.

А где же «тройка» тогда? Самый популярный размер электродов.

Часто задают вопрос: «что, этот аппарат и «четверку» потянет?»

Да, у нас самый слабый аппарат на 110 ампер. Даже он потянет, говорим мы.

«Пятёрка» (5 миллиметров) горит и на 90 амперах неплохо. Так что выбросите эти максимальные размеры электродов из головы. Ориентируйтесь на то, что тройка — это примерно 100 ампер в среднем. Хотите запас тока и надежности — берите больше. Не хотите переплачивать, можно и не переплачивать. У сварочного аппарата своего штангенциркуля нет и если вы ему принесете электрод не того размера, что написан в паспорте, он не откажется работать под этим предлогом.

Гораздо полезнее читать инструкцию к электродам.

Номер 8, класс защиты.

У всех аппаратов или почти всех класс защиты IP21 или IP21S (что в сути то же самое). Если коротко, то первая цифра 2 говорит о том, что такой толстый предмет как палец внутрь аппарата не попадет. Вторая цифра — 1 говорит о том, что вертикальные капли дождя не попадут внутрь. Сделать аппарат пылевлагозащищенным, так чтобы работать под водой не столько невозможно, сколько бессмысленно. Подводный инвертор спросом пользоваться будет в 0.001%, поэтому все делают аппараты открытые для вентилляции, а следовательно для пыли и влаги. А потому у всех IP21 (написать можно что угодно, реально это будет все таки 21).

Однако по степени пылезащищенности они сильно отличаются, а информация о классе защиты нам в данном случае никак помочь не может. Для этого надо взглянуть на аппарат. Сварочные аппараты инверторного типа бывают одноплатные (внутри одна основная плата) и трехплатные (внутри три основных платы). Есть небольшие вспомогательные платы, но грубо все инвертора можно разбить на эти две категории с многочисленными вариациями. Трехплатные аппараты намного лучше защищены от пыли и грязи, чем одноплатные.

Одноплатный аппарат представляет собой одну большую плату почти размером с корпус аппарата, на которой размещены все элементы — управление, питание, силовые элементы, кондесаторы, радиаторы силовых элементов и вентилляторы. Всё это должно находиться на разных платах, но умещено в одну. Места между элементами очень мало и 12-вольтовые дорожки управления часто соседствуют с 300-вольтовыми дорожками силовой части.Отсюда часты пробои при попадании влаги с пылью, что влечет выход из строя сварочного инвертора.

Вентиллятор охлаждения (иногда их два) стоит (стоят) также на этой плате и поток воздуха идёт с задней части аппарата в переднюю через всю плату, забрасывая её пылью, грязью и мелкими металлическими частицами, которые в виде сварочных искр обильно попадают на место сварки.

Двойные вентилляторы одноплатных аппаратов делают эту работу (засорение инвертора) вдвойне эффективнее. Два вентиллятора — это тот пример, когда явное зло выдаётся за добро и даже конкурентное преимущество аппарата. «Как же?» — спросите вы, «два вентиллятора лучше охлаждают силовую часть инвертора! Где логика? Ведь это дополнительные затраты».

Логика в том, что на профессиональные аппараты с трехплатной компоновкой ставят всегд только один вентиилятор и он прекрасно справляется с охлаждением. На слабые инвертора, о чём подробнее немного позже, ставят слабые силовые транзисторы, которые при длительной работе сильно греются (физика!) и которые надо усиленно охлаждать. Вот для этого и ставят копеечные 12 вольтовые вентилляторы в пару, так как один вообще не будет справляться.

Трехплатные аппараты сделаны по другой схеме. Три платы — не одна. Места намного больше, дорожки не примыкают друг к другу, радиаторы силовой части расположены в виде тоннеля («тоннельное охлаждение») в виде квадратной трубы, на входе которой стоит вентиллятор (один), а выход этого тоннеля идет на переднюю вентилляционную решетку. Пыль организованным строем идёт на выход. Разумеется, полной герметичности процесса добиться не получается и часть пыли попадает на электронику, но только часть, а не почти вся, как на одноплатных «пылесосах». В итоге процент поломок аппаратов «из-за пыли» на «трехплатниках» снизился даже не в разы, а на порядок, то есть в десятки раз.

Можно сделать вывод, что я не люблю «одноплатники» и люблю «трехплатники». Ничего подобного. На рынке примерно 30% трехплатных аппаратаов и 70% одноплатных. Одноплатные аппараты — это в первую очередь дешевизна. Они в полтора-два раза дешевле трехплатных. Поэтому бытовые аппараты как правило делают одноплатными. В быту частники достают свои сварочные инвертора порой пару раз в год и буквально пылинки с них сдувают. Откуда взяться грязи и пыли внутри? Тем не менее количество поломок по причине попадания грязи внутрь одноплатного аппарата все равно очень высокое.

Разбираем характеристики дальше, итак

Пункт 9 паспорта — рабочий диапазон температур.

Широты у нас холодные, зима длинная а лето короткое, поэтому вопрос не праздный. Большинство аппаратов по паспортам как бы не могут работать на морозе. На практике работают почти все. Строго говоря не совсем понимаю, почему аппарат не может работать при температуре минус 40, если основная проблема с температурой у сварочных инверторов — перегрев, а не наоборот замерзание. Аппарат сам себя греет как приличный конвектор. Около 2 квт остаются в самом аппарате или выходят через вентилляционную щель на передней панели, так что от него ещё грется можно. Теоретически.

На практике зимой в тридцатиградусный мороз нагреть аппарат довольно сложно, так как вентиллятор (а у некоторых и два) загоняют кубометры морозного воздуха в электронику аппарата, в то время пока вы возитесь с железяками. Профессиональным сварщикам проще — они больше сваривают, и меньше возятся. Поэтому у них аппараты на морозе работают. Остальным могу посоветовать приделать на аппарат выключатель вентилятора, это совсем не сложно. Ну или подождать короткого лета, что ещё проще.

Номер 10 — «масса».

Как и предыдущая характеристика эта ни о чём не говорит. На неё даже производители не обращают внимание, поэтому чаще всего масса указана с ошибкой. Их никто не взвешивает, потому что производители знают, что 200 амперный аппарат весит примерно 5 кг, 140 амперный — 3.5 кг и так далее. Специально взвешали аппарат из примера, который разбираем сейчас. Реально меньше на 300 грамм или примерно 8% веса. Все конкуренты весят примерно также.

Но вот что бросилось в глаза и на что есть смысл обратить внимание. Аппарат на 190 ампер весит 4.7 кг, на 200 грамм меньше чем 220 ампер и на 300 грамм меньше чем на 250 ампер. Такого быть не может! Уважающий себя производитель никогда так не сделает. Вот пример из другого паспорта — аппарат на 180 ампер весит 5.1 кг, 200 ампер весит 5.6 кг, аппарат на 250 ампер весит 9.1 кг, то есть почти на 4 кг больше. Цифры кстати говоря ошибочные везде, но общий смысл передан верно. У первого производителя все три аппарата примерно одинаковые, а у второго сильно и заметно отличаются в размерах и следовательно в весе.

Теоретически 250 ампер из 5 килограммового аппарата выжать можно, он даже проработает какое-то время без особых проблем. Минут 15. Так что если увидите сварочный аппарат на 250 ампер весом в 5 кг — отдайте паспорт продавцу и пожелайте ему удачи.

Некоторые владельцы «250 амперных аппаратов» могут поспорить со мной, что у них такие есть и работают они прекрасно. Не соглашусь по двум причинам — у вас НЕ «250 амперник», а «200 амперник», вас обманули. А во вторых, сваривают такими аппаратами все равно «тройкой» на 100-130 амперах, то есть не давая ему реальной нагрузки. Но с такой нагрузкой спарвиться и самый простой и дешевый сварочный инвертор, для этого вовсе необязательно было покупать аппарат «на 250 «как бы» ампер».

Пункт 11. Максимальный потребляемый ток в амперах.

Ток в амперах это очень важно. В паспорте на аппарат, который я привел в пример, максимальный переменный входящий ток указан 30 ампер и О, ЧУДО! Он действительно 30 ампер. Угадали. Возможно измеряли. Так или иначе, это единственный показатель в этом паспорте абсолютно точно отражающий реальность. Ток указывает на потреблямую аппаратом мощность. Ток умножаете на напряжение, получаете мощность. То есть 30 ампер умножили на 220 вольт, получили 6.6 квт.

«Хорошо» — скажете вы,-«Мы поняли сколько заплатим за свет в конце месяца. Но нам это совсем не важно. Мощный аппарат потребляем больше, менее мощный меньше. Более мощный можно регулятором сделать менее мощным понизив мощность. Что в этом такого важного».

А вот что. Действительно потребляемая мощность важна тогда, когда собираешься работать от генератора или выбираешь сечение удлинителя или предохранитель в щиток. Но сварочные инвертора не относятся к классу энергосберегающей техники, это все знают.

Этот показатель важен в другом. При помощи его мы можем отличить слабенькие аппараты с примитивными схемами стабилизации дуги от тех, у которых есть запас мощности, а значит более надежных и с более дорогими схемами. Для этого нам будут нужны: тестируемый аппарат, токовые клещи переменного тока, ЛАТР (лабораторный трансформатор) киловатт на 10, который понизит напряжение с 220 вольт до, допустим, 160 вольт, балластный реостат, который будет заменителем сварочного процесса и калькулятор для подсчёта итогового результата.

Суть метода в следующем. При падении напряжения ниже установленного в 220 вольт для сохранения стабильной мощности, аппарат должен начать повышать ток. То есть по паспорту 30 ампер. Это на 220 вольт. Понижаем напряжение до 160 вольт и смотрим. При 160 вольтах у всех аппаратов произведение напряжение на ток должно быть примерно таким же как и и при 220вольтах. По идее — будет падать (закон Ома). Но инвертор на то и инвертор, что может стабилизировать ток при падении напряжения. Но для этого на инверторе нужна мощная силовая электроника, так как повышение тока может вызвать выход аппарата из строя. Приведу пример(реальный, но без названий фирм и моделей): аппарат №1 — при напряжении 220 вольт входящий ток 30 ампер. Аппарат № 2 при напряжении 220 вольт входящий ток 27 ампер. При понижении напряжения оба начинают наращивать ток, но ниже 180 вольт первый сдаётся и на 160 вольтах потребляет 25 ампер, а второй на 160 вольтах потребляет 38 ампер.

Теперь берем калькулятор и умножаем: первый аппарат забирал из сети 220вольт*30ампер=6600 ватт. То есть 6.6 квт. При понижениии напряжения он стал забирать 160 вольт*25 ампер=4000 ватт. То есть 4 квт. Второй аппарат брал 27 ампер*220 вольт=5940 ватт, при пониженном напряжении стал потреблять 38 ампер*160вольт=6080 ватт, то есть мощность аппарата не упала совсем. Вы бы взяли себе аппарат №1?

Это не единственный подобный тест сварочных инверторов, но довольно показательный. В совокупности несколько тестов дадут полную картину.

А теперь пойдём дальше.

Из всего этого возникает следующий вопрос: а зачем тогда воообще читать паспорта?

Ответ: да ни за чем. Я шесть лет продаю сам или имею отношение к процессу продажи сварочных инверторов прямое отношение, но внимательно прочитал паспорта только сейчас, когда готовился писать статью про технические характеристики сварочных инверторов. Мне и раньше было понятно, что читать там нечего. Отсюда вытекает следующий вопрос:

Как тогда выбрать сварочный инвертор?

Я предложу свой вариант технических характеристик для паспорта сварочного инвертора. Если их заполнить так как есть на самом деле, выбор сварочного аппарата можно будет делать по бумажным данным. Вот мой список с моими комментариями.

1. Производитель и марка силовых транзисторов инвертора. Включая номинал «силовика» и количество, установленное на инверторе. Как правило 20, 30, 40, 50 или 60 ампер. Как правило от 2 штук до 8 штук.

2. Размеры сварочного инвертора. Покупатель должен видеть что этот аппарат меньше а этот больше и делать выбор. Это важно, но мало у кого есть.

3. Минимальное напряжение сети, при котором сохраняется заявленная мощность инвертора. То есть минимальное напряжение в сети при котором аппарат будет работать полноценно.

4. Наличие/отсутствие тоннельной системы охлаждения. От этого зави

Трансформаторный сварочный аппарат

Трансформаторный сварочный аппарат переменного тока

Трансформаторные сварочные аппараты — простые по конструкции, надежные и недорогие. Сварочные аппараты данного типа неприхотливы, предназначены для сварки черных металлов встык и внахлест. Данный тип аппаратов является одним из самых распространенных. Покрытие применяемого электрода предназначено для защиты сварной ванны. Здесь, применяются плавящие электроды с рутиловым или фтористо-кальциевым покрытием.

Переменный ток, поступая в первичную обмотку, вызывает намагничивание сердечника. Проходя вторичную обмотку, магнитный поток сердечника вызывает в ней переменный ток более низкого напряжения, чем ток, который поступает на первичную обмотку. Чем больше количество витков на вторичной обмотке, тем больше напряжение и наоборот.

Основные характеристики трансформаторных аппаратов:

• напряжение питания, эти аппараты чувствительны к изменению питающего напряжения. При понижении напряжения – выходные характеристики существенно ухудшаются. Напряжение питания 220В, 220/380В однофазное или 220/380 трехфазное;
• напряжение холостого хода, напряжение на выходе трансформатора без нагрузки.
• Чем выше напряжение холостого хода, тем легче зажигается дуга и тем она стабильнее в работе. Нормальная работа, зависит от типа применяемого электрода и холостого напряжения. Для разного типа электродов для нормальной работы требуется разное напряжение холостого хода;
• сварочный ток регулируется ступенчато или плавно. Чем выше значение тока, тем большего диаметра электрод можно применять. В основном, необходимо 30 – 40А на каждый миллиметр диаметра электрода;
• диапазон диаметров электродов колеблется от 1,5мм. Возможный диапазон используемого электрода зависит не только от максимального значения тока, но и от вольтамперной характеристики аппарата.

КПД сварочных трансформаторов невысок — нечасто встречаются трансформаторы, превышающие 80% барьер КПД. Проводя сварочные работы с трансформаторным аппаратом сложно добиться высокого качества шва. Во всяком случае, все минусы сварочных трансформаторов компенсируются невысокой стоимостью и неприхотливостью.

Трансформаторный сварочный аппарат (выпрямитель) постоянного тока

Сварочные выпрямители очень похожи по дизайну и конструктивным особенностям на предыдущие аппараты. Переменный ток выпрямляется, но при этом теряется часть мощности. Конструкция такого типа аппарата сложнее, тяжелее и дороже. Зато, работая на постоянном токе, ощущается более комфортная работа и дуга стабильнее. Кроме сваривания черных металлов возможна работа с нержавеющей сталью и цветными металлами, применяя определенные типы электродов. Постоянный ток обладает полярностью, поэтому необходимо это учитывать при выборе и подключении электродов. В профессиональной деятельности частое применение нашли аппараты именного данного типа. Характеристики сходны с предыдущим аппаратом.

Чем же отличаются трансформаторы постоянного тока от трансформаторов переменного тока? Аппаратом постоянного тока варить легче и удобнее, сварной шов получается более ровный и правильный. Дуга аппарата переменного тока имеет небольшие скачки, потому и шов получается, несколько деформирован, но это не столь важно, если использовать его в бытовых условиях. Принцип действия работы выпрямителя основан на возможности полупроводников пропускать через себя электрический ток только лишь в одном направлении.

Трансформаторные аппараты неприхотливы в работе, по сравнению с инвертором. Инвертор, требует к себе более тщательного ухода и очень чувствителен к изменению напряжения. У аппаратов постоянного тока более мощная дуга, бытовая сеть переменного тока для таких аппаратов не подходит. Поэтому аппарат обладает выпрямителем, который преобразует ток в постоянный.

Как выбрать сварочный трансформатор | Строительный портал

Сегодня уже никого не удивишь аппаратом ручной дуговой сварки. Благодаря этому изобретению стала общедоступной сварка листов, труб, швеллеров и прочих элементов и конструкций из черных металлов, как в промышленности, так и в частном хозяйстве. Наибольшее распространение среди всего сварочного оборудования получили сварочные трансформаторы переменного тока. Эти простые, неприхотливые и надежные по своей конструкции агрегаты для ручной дуговой сварки питаются от обычной сети на 220 или 380 Вольт и способны работать в тяжелых условиях. Развитие электротехники и электроники позволило создать сварочные трансформаторы различных модификаций, что заметно расширило их ассортимент на рынке. Но в том, как выбрать сварочный трансформатор, особых сложностей нет. Главное – разбираться в типах сварочных трансформаторов, знать, для чего и как будет использоваться аппарат, а также понимать, на какие характеристики следует обратить внимание при выборе и покупке.

1. Виды сварочных трансформаторов
2. Характеристики сварочных трансформаторов

Тем, кто собирается впервые приобрести этот агрегат и работать с ним, необходимо знать и понимать, как все работает. Сам трансформатор состоит из двух обмоток – первичной и понижающей вторичной, намотанных на сердечник. Принцип работы сварочного трансформатора довольно прост и заключается в преобразовании входящего напряжения 220 или 380 Вольт в более низкое, порядка 30 – 60 Вольт. В тоже время сила тока может достигать 700 Ампер, что позволяет плавить и сваривать между собой металлические изделия. По этому принципу работают все виды сварочных трансформаторов. Но благодаря разработкам в сфере электротехники удалось создать более совершенные и удобные в эксплуатации модели сварочных трансформаторов.

Виды сварочных трансформаторов

С момента создания первого сварочного трансформатора прошло довольно много времени. За этот период появились новые технологии и созданы новые модификации сварочных аппаратов. На сегодняшний день можно выделить три основных вида сварочных трансформаторов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. При выборе сварочного трансформатора важно понимать различия между моделями, и для каких целей каждая из них более подходит.

Трансформаторы с минимальным и нормальным магнитным рассеянием

Сварочные трансформаторы СТЭ созданы таким образом, что обмотки имеют минимальное магнитное рассеяние. Регулировка силы тока производится винтовым механизмом дросселя, который вынесен отдельно. Такая схема сварочного трансформатора применяется в моделях СТЭ-85 и СТЭ-24У.

Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием похожи по своей конструктивной схеме на описанные выше. Разница заключается в наличии дополнительной реактивной катушки, расположенной на основных стержнях магнитного сердечника первичной и вторичной обмоток, а также на дополнительной обмотке дросселя. Сам дроссель установлен на магнитный сердечник. Регулировка силы тока производится аналогичным образом, как и у трансформаторов СТЭ. Сварочные трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием представлены моделями типа СТН и ТСД. Обмотки таких трансформаторов изготавливаются из меди и алюминия.

Модели СТЭ, СТН и ТСД используются для ручной дуговой сварки, они просты и безотказны в работе. Но, несмотря на свою простую и надежную конструкцию, эти трансформаторы имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, вибрация сердечника дросселя сбивает настройку силы тока при работе. Во-вторых, у сварочных трансформаторов с нормальным и низким магнитным рассеянием высокая потребляемая мощность от 25 кВт до 78 кВт. В-третьих, большая масса – более 120 кг. Также среди этих трансформаторов есть модели, такие как ТСД-1000-4 и ТСД-2000-2, способные выдавать номинальный сварочный ток в 1000 А и 2000 А. Но масса этих трансформаторов, как впрочем и СТН-700, СТН-500-1, СТН-350, ТСД-500 от 220 кг до 675 кг, что делает их очень неудобными для частного использования.

Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием

Принципиальным отличием трансформаторов с повышенным магнитным рассеянием от сварочных трансформаторов с низким и нормальным рассеянием является подвижная конструкция обмоток или шунтов. Такой подход позволил добиться более высоких рабочих характеристик при относительно небольшой массе самого трансформатора. Для сравнения нужно взглянуть на модель СГЭ-34У и сварочный трансформатор ТДМ 503. При практически равных рабочих характеристиках разница в весе почти вдвое меньше в пользу ТДМ.

К трансформаторам с повышенным магнитным рассеянием относятся модели с подвижными обмотками, такие как сварочный трансформатор ТС-500, ТСК-300 и трансформатор сварочный ТД-300. Также есть модели с подвижными магнитными шунтами, такие как СТШ-250 и трансформатор сварочный ТДМ-317. Кроме перечисленных есть с неподвижными подмагничивающими шунтами и обмотками – ТДФ-1001 и ТДФ-2001, а также трансформаторы со сложной магнитной коммутацией. Например, сварочный трансформатор ВДУ-506 или трансформатор сварочный ВД-306. Сегодня для частного использования наиболее распространены модели трансформаторов сварочных ТД, ТС и их модификации ТДМ, ТДЭ и другие. Сварочные трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием применяются для дуговой и автоматической сварки, а также для сварки под флюсом.

Тиристорные трансформаторы

Еще одним видом сварочных трансформаторов являются тиристорные сварочные трансформаторы. Это относительно новый тип сварочного оборудования. В основу его  работы положен принцип фазового регулирования силы тока при помощи тиристоров, которые преобразуют поступающий переменный ток в знакопеременные импульсы. Такие трансформаторы изначально использовались для шлаковой и контактной сварки по причине нестабильности горения дуги. Сегодня с развитием полупроводниковых технологий тиристорные сварочные трансформаторы избавились от своего главного недостатка и являются последним поколением сварочных аппаратов. Они широко применяются как для ручной дуговой сварки, так и для точечной и шлаковой сварок.  Примером тиристорного трансформатора может служить Deltapower 400E.

Характеристики сварочных трансформаторов

В независимости от вида сварочного трансформатора любой сварочный аппарат обладает рядом определенных характеристик, которые и определяют его рабочую эффективность и удобство использования. При выборе сварочного трансформатора важно знать и понимать, за что отвечает каждая характеристика и на какие из них следует обращать внимание в первую очередь.

Маркировка сварочных трансформаторов

Первое, что бросается в глаза, это название сварочного трансформатора. Например, трансформатор сварочный ТДМ-401, в названии которого зашифрованы базовые характеристики. Это сделано для того, чтобы без техпаспорта можно было определить, что за аппарат, как он устроен и какова его номинальная сила тока. Сегодня в единой системе обозначения и классификации источников питания для сварки заложены следующие правила:

• тип источника питания: Т – трансформатор, Г – генератор, А – агрегат, В – выпрямитель, У – специализированный источник–установка;
• вид сварки: Д – дуговая, П – плазменная;
• способ сварки: Г – в защитных газах, Ф – под флюсом, У – универсальный. Если всего две буквы, значит, сварка проводится покрытыми электродами;
• вид внешней характеристики: Ж – жесткая, П – падающая;
• количество постов сварки: М – многопостовой, без обозначения говорит об одном посте;

Важно! Иногда буква «М» обозначает механический способ регулировки силы тока. Также вместо неё может стоять буква «Т» или «Р», обозначающая тиристорный сварочный трансформатор.

• номинальная сила тока обозначается одной или двумя цифрами, округленными до десятков или сотен Ампер.
• последние одна или две цифры обозначают регистрационный номер в разработке;
• после цифр идет буквенное обозначение допустимого климатического использования: ХЛ – холодный климат, У – умеренный, Т – тропический;
• завершающая цифра обозначает допустимое размещение: 1 – на открытом воздухе, 2 – под навесом, 3 – в неотапливаемом помещении, 4 – отапливаемом помещении.

Например, трансформатор сварочный ТДМ-401 говорит нам о том, что это трансформатор дуговой сварки с механическим регулированием и одним постом сварки, с номинальной силой тока в 400 А. Более старые модели, такие как сварочный трансформатор ТС или СТШ несут на себе более старую маркировку. Так «Ш» означает регулировку при помощи шунтов, а «С» – обозначает, что аппарат предназначается для сварки.

Также в техпаспорте сварочного трансформатора указывается класс защиты по международной системе IP. В приведенных ниже таблицах приведены подробные расшифровки.

Пределы регулирования сварочного тока, A (min-max)

Пожалуй, эта характеристика является основной для любого сварочного трансформатора. Регулировка силы сварочного тока указывает сразу на два важных момента. Во-первых, на то, что регулировка вообще возможна, а это значит, что можно использовать электроды различного диаметра. Во-вторых, можно увидеть максимально возможную силу тока, которая позволит использовать электроды большого диаметра, что в свою очередь влияет на производительность труда. Это особенно важно для тех, кто выбирает сварочный трансформатор для цеха или мастерской, где требуются высокие показатели силы сварочного тока, более 200 А. Для бытового использования будет достаточно и меньшей силы сварочного тока.

Диаметр электрода

Одной из второстепенных, но весьма важных характеристик, является применяемый диаметр электрода. В приведенной ниже таблице указаны основные диаметры электродов в зависимости от силы тока сварочного трансформатора.

Необходимо отметить такой важный момент как то, что следует использовать электроды несколько меньшего диаметра, несмотря на приведенные показатели. Как показывает практика, подобранный по максимуму электрод под свою силу тока, будет недостаточно качественно проваривать шов.

Напряжение сети и количество фаз

Эта характеристика одна из основных. Она указывает на требуемое напряжение в сети для нормальной работы сварочного трансформатора. Необходимо заранее знать о том, какое напряжение будет в месте работы сварочного трансформатора, чтобы подобрать подходящий. Также от этого зависит количество фаз самого трансформатора. Так для однофазного сварочного трансформатора будет требоваться ток в 220 В, для двухфазного 380 В, а вот сварочный трансформатор ТД-500, работающий как от сети на 220 В, так и от сети на 380 В, является трехфазным.

Номинальный сварочный ток трансформатора

Один из наиболее важных параметров при выборе сварочного трансформатора. Он указывает на максимальное значение сварочного тока, который способен выдать трансформатор. От его величины зависит, как возможность плавки и резки металла, так и используемые для работы электроды. Именно этот параметр указывается в той или иной модели сварочного трансформатора в виде двузначного числа, как, например, у сварочного трансформатора ТС-200, где «200» означает, что номинальный сварочный ток составляет 200 А.

Номинальное рабочее напряжение

Данный параметр указывает на выходное напряжение с вторичной обмотки, которое необходимо для поддержания стабильной сварочной дуги. Как отмечалось ранее, это напряжение находится в диапазоне 30 – 60 Вольт. Значение этого параметра влияет на возможность работы с металлом определенной толщины. Чем ниже номинальное значение, тем тоньше металлические элементы можно сварить между собой. Этот показатель будет особенно важен для тех, кто собирается варить кузова автомобилей.

Номинальный режим работы ПН %

Эта характеристика особо не влияет на выбор того или иного сварочного аппарата. Но знать и понимать, за что она отвечает все же надо, так как от этого зависит сохранность сварочного трансформатора во время работы. Номинальный режим работы или как его еще называют – продолжительность включения – указывает на то, сколько времени трансформатор может находиться в режиме сварки. Так, например, трансформатор сварочный ТД-300 имеет номинальный режим работы 40%. Это говорит о том, что из 10 минут 4 минуты можно работать без перерыва и 6 минут отдыхать, давая трансформатору остыть. В противном случае Вы рискуете повредить аппарат.

Мощность потребления и выходная (КПД)

С этим показателем все довольно просто. Он указывает, сколько энергии потребуется для часа работы трансформатора. Чем ниже этот показатель, тем лучше. Но при этом необходимо также обратить внимание на выходную мощность при сварке. Если разница между ними слишком большая, то лучше поискать другой трансформатор, коэффициент полезного действия которого значительно выше. Иначе рискуете тратить многие килловаты энергии, при этом выполнять мизерную часть требуемого объема работы. Многие производители сразу отображают КПД, а некоторые указывают лишь потребляемую и выходную мощность. Следует быть внимательным и, наткнувшись на второй вариант, помнить о минимальной разнице между потребляемой и выходной мощностью.

Напряжение холостого хода

Еще одной важной характеристикой является напряжение холостого хода, отвечающее за появление сварочной дуги. Чем выше эта характеристика, тем легче создать дугу. Но существуют определенные ограничения по безопасности для оператора. Так для сети с постоянный током порог составляет 100 В, для переменного 80 В.

Количество обслуживаемых рабочих мест

С этим параметром все довольно просто. Он указывает на количество одновременно работающих от трансформатора сварщиков. По сути, этот параметр важен для мастерских, где есть необходимость одновременной работы нескольких человек. Бытовые модели ограничены одним рабочим местом.

AC/DC

Эта аббревиатура указывает на возможность работы сварочного трансформатора на постоянном или переменном токе. Есть трансформаторы, которые работают только от переменного тока, а есть такие, которые только от постоянного. Например, сварочный трансформатор Fubag TR-300 работает от сети с переменным током. Или трансформатор сварочный ВД-306, который тоже потребляет переменный ток. Но оба эти аппарата выдают постоянный ток. Их второе название – сварочные выпрямители. Также необходимо выделить DECA MMA PRIMUS 250E AC/DC, который является ярким представителем среди сварочных трансформаторов с маркировкой AC/DC.

Тип охлаждения

Еще одной второстепенной, но в тоже время достаточно важной характеристикой является тип охлаждения трансформатора. Она ни на что не влияет, но может склонить чашу весов в сторону того или иного аппарата. Существуют сварочные трансформаторы с естественным охлаждением и принудительным. По сути, принудительное охлаждение лучше, так как позволяет более эффективно избавляться от излишка тепла во время работы. Но не все трансформаторы оснащены вентиляторами.

Mасса и размеры сварочного трансформатора

Не влияющими на производительность работы сварочного трансформатора являются его вес и габариты. Но, тем не менее, эти характеристики могут повлиять на выбор. Ведь именно от массы и габаритов трансформатора зависит, будет ли он передвижным или стационарным, будет он на колесах или же с ручками для переноски. Сегодня на рынке представлены различные модели и выбрать есть из чего. Но необходимо сразу оговориться, что высокомощные и производительные сварочные трансформаторы будут весьма громоздкими и тяжелыми, созданными для промышленных условий. В тоже время более компактные и легкие предназначены для простого обывателя. На сегодняшний день развитие технологий в сфере электротехники позволили создать сварочные аппараты с прекрасными рабочими характеристиками с относительно малым весом и с довольно скромными габаритами.

Выбор сварочного трансформатора для новичка в сварочном деле может показаться настоящим кошмаром. Особенно если нет понимания, за что отвечает та или иная характеристика. Чтобы принять правильное решение, следует пригласить на помощь специалиста, который сможет помочь в выборе. Но если заранее подготовиться, изучив все необходимые материалы о сварочных трансформаторах, выбор будет не таким уж и сложным делом.

Принцип работы сварочного трансформатора

Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия

Регулировка тока в сварочном трансформаторе осуществляется по двум основным схемам:

1. В первом случае применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
2. Во втором случае регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля.


Этот процесс может осуществляться следующими методами:

• изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
• согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
• применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.

Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.

Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.

Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.

Устройство и классификация трансформаторов, применяемых в сварочных аппаратах

Любой трансформатор для сваривания металлических различных элементов состоит из:

1. Магнитопровода;
2. Изолированную первичную обмотку;
3. Вторичная обмотка;
4. Вентилятор, для охлаждения.

В зависимости от сварочных работ происходит и управление процессом сварки,все сварочные агрегаты делятся аппараты переменного и постоянного тока. Конечно же, сам трансформатор не может работать на постоянном токе поэтому сам процесс выпрямления осуществляется после понижения напряжения. Для этого применяются:

• управляемые тиристоры, которые непросто дают постоянный ток для сварки элементов, но осуществляют изменение силы тока во время этого процесс;
• неуправляемые вентили диоды, вместе с дросселем.

Назначение сварочного трансформатора

Особенности применения и выбора измерительных трансформаторов тока

Сварочный понижающий трансформатор является ключевым элементом, создающим дугу во время сварки металлических деталей. Напряжение на выходе этого понижающего устройства, работающего в режиме короткого замыкания, допускается не более 80 Вольт. Для процесса ручной дуговой сварки обязательно нужны электроды. Бытовые трансформаторы для дома выполнены по однофазной схеме обладают небольшими токами при сваривании. Главное, в бытовых условиях также стоит следить и за наличием хорошего контакта в розетке, так как токи в первичной обмотке для квартир и домов тоже очень существенны и не каждая розетка их выдержит.

Сварочные трансформаторы переменного тока

Способы расчёта различных конфигураций трансформаторов

Такая конструкция считается самой не дорогой, но в то же время обладающей неплохими характеристиками сварки чёрных металлов. Для того чтобы регулировать ток и соответственно дугу во время этого процесса сварочный агрегат оборудован раздвижной системой, увеличивающей расстояние между катушками, а также площадь сердечника. Они из-за своей ценовой категории очень распространены на производстве, особенно в цехах с устаревшим оборудованием. Обладают довольно крупными размерами и зачастую устанавливаются стационарно.

И также как регулятор тока для сварочного аппарата, применяются отдельно расположенные дросселя, который добавляет индуктивности в цепь. Самый простой способ, но самый эффективный, регулировки напряжения и силы тока во время выполнения сварочных работ — это вывод нескольких контактных точек со вторичной обмотки. Кончено же, плавности изменения силы дуги в таком аппарате не получится добиться.

Сварочные трансформаторы постоянного тока

Такие приборы более эффективны для сваривания различных материалов обладают меньшими габаритами и плавным регулированием силы тока. Любой трансформатор не может работать на постоянном токе, это факт.

На рисунке показана простейшая схема такого агрегата, которую можно сделать и своими руками. Она гарантирует стабильные выходные характеристики сварочного тока и дуги, которая является ключевым аспектом любой сварки.

Сварщики знают, что при работе от положительного зажима выделяется больше тепла, чем от отрицательного. Следовательно для разной толщины металла стоит вырабатывать свою методику.

Существуют и новые разработки в этой отрасли так называемые сварочные аппараты инверторного типа. Трансформатор здесь работает на повышенных частотах, что даёт возможность снизить и габариты устройства, его вес, и токи первичной обмотки без последствий для создания качественной дуги.

Сварочный трансформатор ВДМ

Аппараты ВДМ производственного сварочного многопостового выпрямителя, устанавливается зачастую стационарно и предназначен для сварочных постов дуговой электросварки с помощью металлического электрода. Очень часто ВДМ подключаются к трёхфазной сети 380 Вольт. Во взрывоопасной среде, насыщенной пылью разной фракции, или же содержащей едкие газовые пары, разрушающие сталь и изоляцию, эксплуатация строго запрещена. Конструктивно в ВДМ есть возможность регулировать величину тока реостатом и дросселем.

Устройство аппарата

В основе типового трансформатора заключается металлический сердечник с обмотками из тонкой проволоки (алюминиевой или медной). Обмотки имеют два уровня – первичный и вторичный. Соответственно, одна обмотка подключается к сетевому питанию, а вторая обеспечивает энергией электрод. Первичный уровень образуют две катушки, неподвижно зафиксированные внизу сердечника. Что касается вторичной обмотки, то и она образуется парой катушек, но также предусматривается возможность ее перемещения относительно сердечника. С точки зрения внешнего устройства, сварочный трансформатор – это металлический короб, который имеет широкую инфраструктуру для электротехнического подключения. Как правило, в устройстве предусматриваются также средства предохранения, защита от замыканий и выводы для соединения с заземляющими элементами. Для удобной работы с трансформатором в конструкции также присутствуют рукоятки, эргономичные регуляторы, а в новейших моделях и цифровые панели управления.

Принцип действия

Исходить следует из того, что главная задача таких приборов заключается в преобразовании энергии для последующего энергоснабжения сварочной рабочей оснастки. Попадая на первичный уровень обмотки, исходный ток преобразуется в электромагнитную энергию, после чего поступает во вторичную обмотку. В процессе этого перехода сокращается показатель напряжения. Действие этого регуляционного принципа сварочного трансформатора обусловлено конструкционными особенностями катушек. Поскольку на второй обмотке меньше витков, при поступлении в нее тока происходит снятие лишнего напряжения до необходимого показателя. Иными словами, обычный сетевой ток трансформируется в сварочный ток. Разумеется, величина данной коррекции условна, поскольку не существует четкого понятия тока, требуемого для сварочных работ. Оператор может регулировать зазор между катушками, тем самым настраивая характеристики на нужную величину в соответствии с выполняемой задачей.

Значение силы тока трансформатора

Существует прямая зависимость возможностей термической обработки металлических изделий от применяемой силы тока. В качестве расчетного параметра обычно используется толщина электрода. Усредненный диапазон составляет 5-10 мм. Такие электроды можно использовать в сварке силовой несущей конструкции с решетками, рамами и толстыми прутьями. В данном случае сила тока сварочного трансформатора может составлять 140-160 А. Это оптимальная величина для средних рабочих операций, в которых, к слову, важна не только мощность. Например, тот же уровень тока при эксплуатации небольших аппаратов с рутиловыми электродами толщиной до 10 мм не столько обеспечит силовую поддержку термического заряда, сколько обусловит стабильность горения дуги. В некоторых случаях повышение данного показателя также способствует легкому удалению шлака.

Мощность трансформатора

Мощностный диапазон в среднем варьируется от 2,5 до 20 кВт и более. На что влияет данная характеристика сварочного трансформатора? Вопреки распространенному мнению, мощность в данном случае не указывает на способности оборудования работать с теми или иными заготовками. Как уже отмечалось выше, производительность в большей степени зависит от силы тока. Однако, мощность определяет энергетический потенциал устройства с точки зрения возможностей обслуживания определенных задач с подключением силы тока конкретной величины.

В качестве примера стоит рассмотреть один из самых мощных на российском рынке профессиональных сварочных трансформаторов – «ТДМ-402» от предприятия «Уралтермосвар». Его мощностный показатель составляет 26,6 кВт. Именно благодаря этой величине данный преобразователь позволяет работать с силой тока в диапазоне от 70 до 460 А. Очевидно, что вырастают и требования к напряжению – используется трехфазная сеть на 380 В. Что это дает на практике? Аппарат позволяет работать при интенсивных нагрузках с повышенной силой тока в длительных временных сеансах. Если бы речь шла об аналогичных рабочих показателях, но с меньшей мощностью, то в процессе выполнения тех же операций оборудование могло бы перегреваться и в принципе не поддерживать достаточную производительность.

Показатели напряжения

Грубо говоря, весь ассортимент условно делится на модели, работающие от однофазных сетей, и аппараты, подключающиеся к трехфазным линиям энергоснабжения, как в случае с версией «ТДМ-402». Соответственно, первые работают под напряжением в 220 В, а вторые – 380 В. Очевидно, что однофазная сеть менее требовательна к мощностям и покрывает ресурсы, которые задействуются в мелких операциях. Такие модели подойдут скорее для гаражно-дачных работ. Однако есть и промежуточная группа аппаратов с «плавающим» напряжением. Сварочные трансформаторы этого типа могут подключаться к сетям обоих видов. Причем данная особенность важна и для рядовых пользователей, и для специалистов. Речь идет даже не столько об универсальности, сколько о преимуществах, которые дает возможность работы от разных источников. Например, при наличии двух сетей владелец аппарата с номинально небольшими характеристиками выиграет от подключения к сети на 380 В, так как на фоне сбалансированного распределения нагрузки будут отсутствовать скачки напряжения. Что касается владельцев профессионального оборудования, то в их случае подключение к однофазной сети будет выгоднее при работе на минимальной рабочей нагрузке.

Продолжительность нагрузки

Коэффициент продолжительности нагрузки (ПН) указывает на способность аппарата работать определенный промежуток времени без необходимости отключения. Под отключением понимается вынужденный перерыв, связанный с перегревом или электрическими перегрузками. Продолжительность нагрузки сварочного трансформатора – это процентная величина, представляющая долю рабочего времени из 10-минутного интервала. Иными словами, сколько условных минут сможет проработать конкретный прибор без остановки из 10 мин. Диапазон ПН варьируется от 10 до 90% в зависимости от модели.

Но возможен ли в принципе ПН на 100%? Стоит ли искать такие аппараты? Это невозможно и даже высокие показатели от 70-80% опытные сварщики считают маркетинговой уловкой, так как в любом случае работа в условиях перегрузок рано или поздно приведет к неполадкам в той или иной части конструкции.

Функции современных трансформаторов для сварки

Производители данного оборудования стремятся продумывать эргономичные системы управления, в которых предусматривают широкие средства настройки и регулировки рабочих параметров. Базовой функцией такого типа является возможность плавной настройки силы переменного тока с помощью контроллера на пользовательской панели сварочного трансформатора. Это же касается и выбора активной фазы напряжения – на 220 или 380 В. Для удобного отслеживания текущего состояния рабочего процесса предусматриваются индикаторы перегрева, рабочей температуры и перенапряжения.

Особенности профессиональных трансформаторов

Данный тип вспомогательного сварочного оборудования рассчитывается на повышенные нагрузки, причем не только электротехнические. В проекты таких устройств закладывается несколько уровней конструкционной защиты, которая предотвращает проникновение грязи, пыли, а иногда и воды, хотя в принципе использовать подобные аппараты даже в условиях высокой влажности запрещается. Что касается электротехнических показателей, то они выражаются в возможности подключения к трехфазным сетям и широких диапазонах настройки силы тока. К примеру, сварочный трансформатор «ТД-500» номинально работает при 500 А, а на практике регулировка позволяет достигать и 560 А. С другой стороны, базовый уровень не опускается ниже 100 А, что ограничивает возможности применения агрегата в мелких сварочных операциях. К недостаткам промышленных преобразователей относят также массивность конструкции и высокий расход энергии.

Особенности универсальных трансформаторов для сварки

Большая часть сварочных работ производится с применением электродов, толщина которых варьируется от 2 до 10 мм. Особенно это касается мастерских, где сварка задействуется для крепления разноформатных металлических элементов. Наилучшим выбором для поддержки таких задач будет универсальный аппарат. В процессе работы сварочный трансформатор такого типа сможет обеспечить возможность качественного проплава с тонкими материалами и выполнить соединения толстых заготовок без завышения мощностей и энергоресурсов. Что еще важно в таких моделях, это разнообразие аксессуаров, набор которых также ориентируется на производство сварки в различных условиях. Как минимум в такие комплекты входят держатели, средства заземления, щетки для снятия шлака и даже приспособления для индивидуальной защиты.

Плюсы трансформаторов

Главное преимущество — возможность удобной и точной регулировки силы тока, что очень важно для тех, кто регулярно сталкивается с необходимостью соединения металлических деталей. Причем качественный сварочный аппарат-трансформатор имеет высокую стойкость к нагрузкам разного рода, а его КПД составляет около 80%. Также по объемам потребляемой энергии такой помощник оказывает выгоднее, чем большая часть альтернативных решений для выполнения ручной сварки.

Минусы трансформаторов

В их числе организационные издержки, нестабильность дуги и высокие требования к квалификации сварщика. Повышается и процент разбрызгиваемого расплава, что также обуславливает необходимость выполнения зачистки в рабочей зоне.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Устройство и характеристики сварочных трансформаторов

Сварочный трансформатор преобразует сетевое напряжение (220 или 380 В) в пониженное (меньше 140 В), необходимое для сварки. В массовом порядке выпускаются только однопостовые трансформаторы, предназначенные для ручной дуговой сварки покрытыми электродами и для механизированной сварки под флюсом. Требования к их конструкции и техническим характеристикам изложены в ГОСТ 95-77«Трансформаторы однофазные однопостовые для автоматической дуговой сварки под флюсом».

 Трансформаторы должна обеспечивать лёгкое зажигание и устойчивое горение дуги при использовании электродов с высокими стабилизирующими свойствами, предназначенных специально для сварки на переменном токе. Если использовать электроды с низкими стабилизирующими свойствами, например,с фтористо-кальциевым покрытием, то сварочные свойства трансформатора становятся неудовлетворительными, особенно при токе ниже 100 А. Вообще, низкая устойчивость горения дуги переменного тока является недостатком сварочных трансформаторов. Другой важный недостаток простейших трансформаторов — низкая стабильность режима, обусловленная зависимостью от колебаний напряжения сети.

Главным достоинством трансформаторов является низкая стоимость их изготовления, они в 2-4 раза дешевле выпрямителей и в 6-10 раз дешевле агрегатов одинаковой мощности. Они дешевле и в эксплуатации, имеют сравнительно высокий коэффициент полезного действия (около 0.7-0.9) и низкий удельный расход электроэнергии(около 2-4 кВт*ч на 1 кг расплавленного электродного металла).  Трансформаторы проще в эксплуатации, легко поддаются ремонту.

В зависимости от электромагнитной схемы и способа регулирования с нормальным рассея-нием:

1. Трансформаторы амплитудного регулирования с нормальным рассеянием:

        а) с дросселем с воздушным зазором;

        б) с дросселем насыыщения;

        в) со встроенной реактивной обмоткой.  

       2. Трансформаторы амплитудного регулирования с увеличенным рассеянием:

        а) с подвижными обмотками;

        б) с подвижным магнитным шумтом;

        в) с подмагничиваемым шумтом;

        г) с реактивной обмоткой;

        д) с разнесёнными обмотками.

       3. Трансформаторы фазового регулирования(тиристорные):

        а) с импульсной стабилизацией 

         б) с подпиткой;

Устойчивость горения дуги в цепи с резистором

Устойчивость горения дуги при сварке на переменном токе ниже, чем на постоянном. Действительно, при чистоте переменного напряжения сети 50 Гц сварочный ток 100 раз в секунду снижается до 0 и меняет направление на обратное, причём после каждого такого обрыва дуга должна возбуждаться снова. Таким образом при сварке на переменном токе источник должен обладать специфическим свойством обеспечивать надёжность многократного повторного зажигания.

Рис.1. Схема питания дуги переменного тока в цепи с резистором

Рассмотрим работу источника переменного тока — трансформатора с резистором в цепи дуги (рис.1) . Трансформатор понижает сетевое напряжение до необходимого при сварке, резистор формирует падающую внешнюю характеристику и используется для настройки тока .

Устойчивость горения дуги в цепи с индуктивностью

Если включить в цепь дуги и вторичной обмотки трансформатора катушку индуктивности L (рис.2.), она будет выполнять несколько функций. Обладая значительным реактивным сопротивлением XL=wL, она обеспечивает значение падающей внешней характеристики. По этой же причине её используют для регулирования режима. Наконец, как будет показано ниже, она способствует повышению устойчивости горения дуги переменного тока.

Рис. 2 Схема питания дуги переменного тока в цепи с индуктивностью

Благодаря введению индуктивности в цепь дуги переменного тока наблюдается сдвиг фаз тока и напряжения, поэтому переход тока через нуль происходит при высоком напряжении трансформатора, что повышает надёжность повторного зажигания и устойчивость горения дуги переменного тока.  

Требования к параметрам источника переменного тока

Амплитуда напряжённости на индуктивности должна быть не ниже напряжения повторного зажигания дуги.

Для обеспечения устойчивого горения дуги переменного тока напряжение холостого хода трансформатора назначают тем больше, чем больше напряжение дуги и напряжение повторного зажигания.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Расчеты проектных параметров трансформатора

Мы собираемся изучить расчет конструкции небольшого трансформатора. Для быстрого просмотра и сводки расчетов см. Таблицы в конце этой статьи. (Таблица 1) (Таблица 2) Для лучшего понимания выполните следующие шаги для расчетов. Убедитесь, что вы знаете Основы Transfomer

Расчетные параметры

Для проектирования трансформатора нам потребуется:

1. Номинальная мощность
2. Уровни напряжения (первичный и вторичный)
3. Токи с обеих сторон
4. Диаметр / размер провода первичной и вторичной катушек
5. Площадь сердечника железа
6. Количество витков (первичная и вторичная)

спроектировать понижающий трансформатор 50 ВА с 230 В на 12 В.Необходимые расчеты вместе с формулами подробно приведены ниже:

Поскольку мы собираемся спроектировать небольшой трансформатор (малой номинальной мощности), мы пренебрегаем потерями в сердечнике и меди, поскольку они не имеют значения в небольших трансформаторах и серьезно учитываются при проектировании силовых трансформаторов (трансформации с высокой номинальной мощностью)

Расчет трансформатора:

Основные вычисления:

Рассчитайте площадь ядра (центральной конечности) по следующей формуле:

Где,
$ A_i $ = Площадь сердечника
$ f $ = Рабочая частота
$ B_m $ = плотность магнитного потока
$ T_e $ = число оборотов на вольт

(для вывода этой формулы нажмите здесь)

Допущения:

Итак, мы знаем частоту энергосистемы.2 $

$$ T_e = 2,6 \; (витков \; на \; вольт) $$
Итак, витков на вольт составляет 2,6 витков на вольт.

Расчет первичной обмотки

Для расчета конструкции трансформатора мы сначала рассчитываем параметры для первичной стороны, затем вторичной стороны.

Расчет первичного тока

Первичное напряжение = Vp = 230 В
Первичный ток ($ I_1 $):

Пусть трансформатор, который мы собираемся спроектировать, имеет КПД 95% ($ \ eta $).
Итак,

Следовательно, Первичный ток = 0.23 усилителя

Количество витков

Число витков первичной стороны можно рассчитать как:
Общее число витков ($ N_1 $) = витков на вольт x напряжение первичной стороны
N1 = 2,6 x 230 = 600 витков

$$ N_1 = 2,6 \ раз 230 \ N_1 \ примерно 600 \; оборотов $$

Размер первичного проводника

Поскольку плотность тока определяется током на единицу площади, то есть плотность = I / A

$$ \ delta = \ frac {I} {A} $$
As, для меди плотность тока принята равной $ 2.2 $ (2,3 А на кв. Мм). Итак, для участка медного провода первичной стороны ( а1 )

Итак, из стандартной таблицы AWG мы можем узнать размер этой области. что составляет 27 AWG.
Из стандартной американской таблицы размеров проволоки мы можем выбрать проволоку той же толщины. Видно, что оказывается, что требуется провод первичной стороны калибра 27, который может проводить требуемый ток. (для таблицы AWG нажмите здесь)

Выбор провода также может быть выполнен путем расчета первичного тока и перекрестного соответствия стандартной таблице медных проводов в соответствии с их текущими характеристиками.

Расчет вторичной обмотки

Вторичное напряжение = $ V_s = 12 \; V $

Расчет вторичного тока

Размер вторичного провода для расчета конструкции трансформатора

a2 = (4,2 A / 2,3) = 1,83 мм2

Из стандартной медной проволоки, таблицы видно, что проволока этой толщины имеет калибр 15. Итак, для расчета конструкции трансформатора для вторичной обмотки нам понадобится провод 15 калибра.
Следовательно, вторичный провод = 15 AWG

Вторичное число витков

Число витков вторичной стороны можно рассчитать как:
Общее число витков ($ N_2 $) = количество витков на вольт x напряжение вторичной стороны

N2 = 2.3 $

Масса меди первичной стороны

Периметр шпульки = 1,75 x 4 = 7 дюймов = 0,1778 м
Периметр шпульки = $ (1,75 \ умножить на 4) \ = 7 \; дюйм \ приблизительно 0,1778 \; м $
Итак,
длина одного витка = 0,1778 м
и

Общая длина всех витков первичной обмотки = L1
L1 = (длина одного витка) x (общее количество витков первичной обмотки)
L1 = 0,1778 x 600 = 106 м (приблизительно)

Ас,
площадь первичного проводника = 0 $.2 $. Итак, общий объем вторичной обмотки:

Итак, нам понадобится ок. 100 грамм провода 15 калибра для вторичной обмотки.
Наконец, из приведенных выше расчетов мы можем суммировать в следующей таблице:

Таблица 1: Расчет для первичной стороны конструкции трансформатора

Таблица 2: Краткое описание конструкции вторичной обмотки трансформатора

На этом этапе вы выполнили расчет конструкции трансформатора и получили характеристики компонентов трансформатора.Теперь, чтобы сделать в твердой форме, рассмотрим несколько простейших шагов аппаратной реализации вычислений :

Вот еще одна статья по оптимизации сердечника трансформатора с использованием генетического алгоритма — эвристического метода оптимизации.

Для любых запросов и дальнейшей помощи, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже и ставьте лайки на нашей странице facebook для получения новых обновлений. Изучите проекты для вашего проекта последнего года у опытных инженеров.

.Сердечник трансформатора тока

для сварочного аппарата

трансформатор для сварочного аппарата

Основные свойства:

· Высокая индукция насыщения уменьшает объем трансформаторов

· Высокая проницаемость и низкая коэрцитивность повышают эффективность,

· снижает возбуждающую мощность и снижает потери в меди

· Низкие потери в сердечнике снижают повышение температуры трансформаторов

· Превосходная термическая стабильность при температуре эксплуатации от -55C до 130C в течение длительного времени

· НАИМЕНЬШИЕ ПОТЕРИ СЕРДЕЧНИКА:

P <6 Вт / кг при 20 кГц, 0.5T, P <9 Вт / кг при 20 кГц, 1 зуб., P <5 Вт / кг при 35 кГц, 0,5 зуб., P <14 Вт / кг при 35 кГц, 1 зуб.

· Высокий Bs = 1,4 T, низкий Br <10 мТл, низкий Hc <1A / м, u = 10000

9334

0

<200

Основное приложение:

• Инверторные сварочные аппараты
Связь • Источники питания рентгеновских лучей и лазеров • Источники питания
источники питания
• Системы высокочастотного нагрева
• Электролитические и гальванические источники питания

Не только сердечники силовых трансформаторов, но и трансформаторы, на которых мы специализируемся.Сердечники силового трансформатора для сварочного аппарата стандартного размера, представленные на рынке, подробности приведены ниже:

Больше магнитных компонентов для сварочного аппарата:

.