Трансформатор сварочный принцип работы: как работает устройство и принцип его действия

Сварочный трансформатор — описание, устройство, принцип работы, виды трансформаторов для сварочных работ

12.02.2020

Дуговая сварка – один из самых популярных методов соединения металлических деталей. На электрод и заготовку подается электрический ток, возникает электродуга. Она плавит металл, соединяя металлические поверхности. Температура в момент сварки может достигать 5 тысяч градусов – этого достаточно, чтобы обрабатывать большинство используемых в строительстве и быту металлов.

При технических работах используется не только специальный аппарат, но и сварочный трансформатор. Он должен обеспечивать подачу тока с заданными характеристиками на электроды.

Для чего нужен сварочный трансформатор

Напряжение, которое требуется для создания электрической дуги, составляет не больше 60-65 В. При сварке в быту достаточно меньшего напряжения – в пределах 30-35 В. При этом стандартные показатели в электросети – 220 В. В некоторых случаях в розетке может быть 120 В или 380 В. Сварочный трансформатор понижает входящее напряжение до того значения, которое необходимо для сварки, повышая при этом силу тока.

Еще один нюанс – количество фаз. Стандартные розетки обычно однофазные, а некоторые сварочные аппараты – трехфазные. Трансформатор нужен, чтобы привести все характеристики: напряжение, силу тока, количество фаз к тем значениям, которые необходимы для выполнения сварки.

Другая его функция – бесперебойная подача тока. Чтобы шов был ровным, в нем не возникало плохо проработанных участков, важно создать равномерную дугу. Любое резкое колебание напряжения в сети скажется на качестве соединения. Предотвратить это поможет сварочный трансформатор, который стабилизирует ток.

Конструкция

Разные модели могут отличаться друг от друга, но у сварочных трансформаторов есть общие элементы конструкции:

• 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.

Кроме этого, производители могут дополнительно снабдить трансформаторы ручками, колесиками и другими элементами, чтобы облегчить его передвижения и использования.

Как работает сварочный трансформатор

На первичную обмотку трансформатора подается ток из сети. Обычно это 220 В или 380 В – все зависит от характеристик, на которые рассчитан прибор. За счет этого образуется электромагнитный поток, который передается и замыкается на сердечнике. Создается магнитное поле, которое передает напряжение на вторичную обмотку.

Значения тока и напряжения на обмотках регулируются количеством витков провода и его сечением. Меняя эти соотношения можно повышать или понижать параметры тока до нужных значений. Чем больше длина провода, тем выше напряжение, и наоборот. Поэтому в понижающих трансформаторах витков вторичной обмотки всегда меньше.

Со вторичной обмотки ток с заданными значениями передается на электроды, которые взаимодействуют с металлом, за счет чего и происходит сварка.

Выходящая сила тока регулируется за счет рассеивающего сердечника (шунта) или изменением расстояния между обмотками. Чем больше зазор между обмотками, тем ниже сила тока и наоборот.

Составные элементы и дополнительные узлы

Кроме обмоток и сердечника, трансформатор должен содержать такие комплектующие:

• винт (вертикальный) с резьбой;
• 
  ручку для вращения винта;
• 
  ходовую гайку;
• 
  систему подвеса.

Вместе эти элементы образуют систему регуляции выходящего напряжения. Ручка вращает винт, перемещая шунт выше или ниже, понижая или повышая вторичное напряжение.

Кроме этого, на корпусе прибора должна быть решетка. Через нее внутрь попадает воздух, охлаждая трансформатор. Из корпуса выводятся изолированные провода с зажимами подачи тока на металлическую деталь и электрод. Также корпус обязательно заземляется.

Разные дополнительные узлы призваны улучшить работу устройства. Например, при выпрямлении напряжения используются конденсаторы для сглаживания пульсаций. Также могут применяться дополнительные вторичные обмотки, стабилизаторы импульса и фазорегуляторы.

Для расширения возможностей сварки вводят дополнительные элементы сопротивления. Они выводятся на отдельные переключатели и позволяют варить очень тонкие или толстые металлические листы.

Холостой режим

В ходе сварки на обмотку подается ток из сети. Он передается на вторичную обмотку, благодаря проводам и контактам он передается на электрод и рабочую поверхность. Между ними возникает дуга, которая нагревает и расплавляет металл.

В том момент, когда на первичной обмотке уже есть напряжение, но сварка еще не производится, трансформатор работает в режиме холостого хода. Из-за того, что электрод не контактирует с металлическим листом, цепь остается разомкнутой и ток не проходит через вторичную обмотку. В это время магнитное поле замыкается внутри сердечника.

Как правило, напряжение холостого хода составляет 48-70 В. В случаях, если эти показатели превышены, нужно автоматическое ограничение во избежание замыкания или перегрева.

На что обращать внимание при выборе

Выбирать сварочный трансформатор нужно по таким характеристикам:

• Входящее напряжение. Для бытовых сварочных трансформаторов оно составляет 220 В, для более мощных промышленных аппаратов – 380 В.
• Ток сварки. Диапазон значений, как правило, лежит в пределах 50-500 А. Однофазные приборы обычно выдают около 250 А.
• Вторичное напряжение. Большинство трансформаторов работает в диапазоне от 30 В до 65 В.
• Длительность сварки. Она может варьироваться от 15-20 минут до нескольких часов.
• Мощность прибора. Бытовые модели потребляют около 3 кВт, промышленные – до 27 кВт. Некоторые аппараты не получится использовать от домашней электросети, для них понадобиться отдельный генератор.
• Материал обмотки. Сварочный трансформатор с алюминиевой обмоткой не такой мощный, как прибор с медной обмоткой при прочих одинаковых характеристиках. 

Кроме технических параметров, важно подобрать сварочный трансформатор по приемлемой цене. Если не планируется сварка очень толстых металлических конструкций, вполне достаточно сравнительно недорогого бытового прибора.

Разновидности

Трансформаторы бывают нескольких типов в зависимости от количества фаз, на которые они рассчитаны:
Однофазные рассчитаны на бытовую сеть в 220 В. Трехфазные – на промышленную в 380 В. Есть модели трансформаторов, работающие от любой сети, но в этом случае меняются их параметры мощности.

Также различают разные виды приборов в зависимости от типов конструкции. Есть аппараты с номинальным и увеличенным магнитным рассеиванием, а также с тиристорным фазорегулятором.

Некоторые трансформаторы работают на постоянном или переменном токе. Бытовые приборы обычно используют переменный ток. Приборы на постоянном токе в своей конструкции содержат выпрямитель. Они применяются на стройке для варки не только черных, но и цветных металлов.

Трансформаторы бывают также однопостными и многопостными. В первом случае можно подключить только один рабочий электрод. Многопостный прибор позволяет использовать сразу несколько электродов и работать одновременно с разными деталями.

  

Возможные неисправности

Они могут выходить из строя по нескольким причинам:

• Короткое замыкание. Обычно оно случается между двумя деталями прибора. Восстановить работу при этом не сложно – нужно разобрать аппарат и заменить неисправный элемент.
• Перегрев. Такая поломка возникает в тех случаях, когда входящее напряжение значительно превышает заявленные производителем значения. Его могут вызвать скачки тока в сети. Чтобы устранить поломку, нужно сменить обмотку, используя провод аналогичной длинны и сечения.
• Сильный шум. Когда в процессе работы прибор начинает издавать громкие звуки, скорее всего, ослабли крепления или болты. Чтобы это исправить, нужно снять крышку и затянуть все соединения.

Благодаря простой конструкции трансформатор практически не подвержен неисправностям. А большинство поломок можно устранить самостоятельно, обращаться к услугам мастера не требуется.

Сварочные трансформаторы используются для профессиональной и любительской сварки. С их помощью можно соединять металлические детали разной толщины. Для этого используют плавящиеся и не плавящиеся электроды. В первом случае электрод расплавляется во время работы и служит присадочным материалом. При использовании не плавящихся насадок швы заполняются расплавляемым металлом. Но для работы с ними нужен определенный навык.

Сварочный трансформатор:виды,характеристики,выбор и эксплуатация

Одним из основных рабочих агрегатов для сварки является сварочный трансформатор. Это устройство помогает в преобразовании напряжения, которое имеется в сети, в такое, которое требуется для сварочного процесса, а также холостого хода аппарата. Как правило, в сети подается 220 В, тогда как для холостого хода необходимо всего 50-60 В. Трансформаторы сварочные бытовые работают на понижение. Напряжение подается на первичную обмотку устройства, с которой он переходит на вторичную. Расстояние между обмотками может меняться, что способствует повышению значения напряжения, или его понижению. Таким образом, регулируя отдаление одной обмотки от другой, можно регулировать значение параметров.

Сварочный трансформатор Пратика

Каждый сварочный трансформатор, который используется в промышленности или в бытовых условиях, обладает собственными параметрами, которые зависят от материала сердечника, его размеров и прочих вещей. Сварочные трансформаторы переменного тока могут иметь в своем составе еще и выпрямители, которые преобразуют переменный ток в постоянный. В некоторых случаях можно даже сделать сварочный трансформатор своими руками, что получается при правильном следовании всем параметрам. Все должно соответствовать ГОСТ 7012-77, ГОСТ 95-77 или ГОСТ 16110-82, если речь идет о силовых устройствах.

Отличия сварочных трансформаторов современных моделей являются очень большими, так как за последнее время было выпущено большое разнообразие, которое имеет как узкую специализацию, так и широкую универсальную. В особенности это касается компактных маленьких моделей, к которым относятся трансформаторы сварочные бытовые. С их помощью зачастую производится сварка тонкого металла электродом, так как они не могут работать с толстым расходным материалом.

Преимущества

• Преимуществами данного аппарата являются такие факторы:
• Возможность плавной регулировки параметров в пределах допустимого диапазона;
• Достаточно простой принцип действия, который обеспечивает легкость в эксплуатации, а также в ремонте и уходе;
• Возможность работать как с двухфазными, так и с трехфазными сетями;
• Применение, как в промышленной, так и в бытовой сфере;
• Многие модели имеют колеса для удобного перемещения, если не обладают компактными размерами;
• Продуманная система вентиляции для работы в помещении.

Недостатки

При этом техника обладает рядом негативных моментов, которые могут помешать работе:

• Механические детали могут выходить из строя;
• При некоторых вариантах ремонта приходится менять обмотку трансформатора, что является достаточно длительным процессом;
• Для подключения требуются специальные мощные кабели;
• Чтобы подключить сварочный трансформатор, требуется специалист;
• Любые неполадки могут привести к тому, что рабочий процесс полностью останавливается;
• При поломках имеется риск поражения током, если неаккуратно обращаться с техникой.

Полная классификация всех типов трансформаторов

Каждый сварочный трансформатор имеет ряд определенных характеристик, которые позволяют создать систему классификации для данного оборудования, исходя из всех различий. Сразу стоит выделить сварочный трансформатор с нормальным рассеиванием магнитного поля. В данном случае имеется всего одна разновидность тиристорных моделей, которые работают только при сварке под флюсом.

Более разнообразными являются модели, которые имеют увеличенное рассеивание магнитного поля. Здесь модно выделить несколько подтипов куда входит:

• Сварочный трансформатор с подвижными обмотками;
• С подвижным шунтом;
• С обмоткой разбитой на отдельные секции, которые обладают ярмовым рассеиванием;
• С подвижным подмагниченным шунтом.

Сварочный трансформатор

Последняя разновидность относится к сварке под флюсом, а три предыдущие могут применяться как обыкновенная ручная дуговая сварка. Но это не единственные параметры классификации. Можно также выделить такие моменты как:

• Количество одновременно обслуживаемых мест, так как встречается техника для одного мастера, а также та, которая может обслуживать одновременно несколько рабочих мест;
• По количеству фаз подключения, что может составлять от одной до трех фаз;
• По особенностям конструкции, так как бывают такие, у которых регулятор для сварочного трансформатора по напряжению работает при помощи переключения количества витков, при помощи рассеивания напряжения, а также при помощи дросселя насыщения.

Сварочный трансформатор Futura

Технические характеристику популярных моделей

Марки сварочных трансформаторов могут иметь различные значения параметров, в зависимости от тех целей, для которых их создали. Здесь приведены самые распространенные бренды, которые можно встретить на рынке:

Выбор сварочного трансформатора

«Обратите внимание! Самые важные особенности аппарата не имеют отношения к его размерам или массе.»

Средний вес трансформаторов составляет 30 кг. Это может быть серьезной проблемой для размещения в бытовых условиях, поэтому, данный параметр больше зависит от удобства, чем от производительности, и в то же время может сделать недоступным применение той или иной модели в определенных местах. При этом мощность техники не зависит от размеров, так как сварочный трансформатор с тороидальным сердечником предоставляет куда более высокие результаты, чем другие, но при меньших размерах. Для выполнения большинства процедур сварки достаточно такого оборудования, которое бы смогло работать с электродами толщиной в 4 мм. Многие компактные бытовые модели имеют ограничения в 3 мм, что отображается на их стоимости, но это не всегда удобно для работы.

Успешность зажигания дуги зависит от того, какое напряжение потребляет сварочный трансформатор на холостом ходу. Зачастую оно составляет 50 В, чего вполне достаточно для стандартных операций, но некоторые модели могут иметь автоматический розжиг дуги. Следует обратить внимание на систему охлаждения аппарата, которая должно проводиться не только принудительным, но и естественным путем. Также желательно наличие автоматической системы отключения, когда сварочный трансформатор начинает работать в перегруженном состоянии. Сглаживающие конденсаторы должны иметь большую

емкость, а дроссель должен быть достаточно мощным. Не лишним будет наличие искрогасителя, который сможет заблокировать появление искры, когда техника будет в состоянии покоя, так как устройство удалит остаточное напряжение.

Особенности эксплуатации и подключения

Правильное подключение обеспечить нормальную работоспособность техники, так как если возникают какие-то проблемы, то зачастую они проявляют себя в местах подключения. Основной проблемой являются клеммы, так как на них в большинстве случаев происходит перегревание проводов и замыкание, поэтому, следует плотно соединить все детали, чтобы обеспечить бесперебойную работу. Многофазные силовые установки нужно подключать в строгом соответствии с инструкцией, так как их замыкание может привести к серьезным поломкам. Также требуется подобрать подходяще место, где может размещаться трансформатор для сварочного аппарата, которое бы хорошо проветривалось и не имело повышенную влажность.

Во время эксплуатации не стоит превышать время беспрерывной работы, которое допустимо для конкретной модели. Это может привести к тому, что сварочный трансформатор начнет самопроизвольно отключаться. В среднем, время холостого хода должно превышать в 4 раза время непосредственной сварки. При залипании электрода следует по возможности оторвать его от поверхности материала, а если не получается, то как можно быстрее отключить трансформатор.

Меры и техника безопасности

Если нет специальных знаний, то не стоит подключать трехфазные сварочные трансформаторы самостоятельно. Это может быть опасно как для жизни человека, так и для работоспособности агрегата. Применение сварочного трансформатора должно соответствовать правилам его технической эксплуатации. Не стоит включать оборудования в условиях повышенной влажности. Во время работы не нужно применять электроды с влажной или обсыпавшейся обмазкой, так как это может привести к залипанию, и как следствие, к короткому замыканию оборудования. При повышенной температуре нужно соблюдать щадящие режимы или обеспечивать дополнительную вентиляцию. Если замечено слишком сильное гудение, перегрев, невозможность зажечь дугу или прочие проблемы, то стоит прекратить работу и отключить оборудование от сети. Здесь может потребоваться ремонт и обслуживание сварочных трансформаторов, так как дальнейшая эксплуатация только усугубит проблему.

Популярные модели и производители

• Intertool;
• Kaiser;
• Патон;
• Дніпро-М;
• Telwin;
• Forte;
• Werk;
• Кентавр.

Устройство и принцип работы аппаратов для сварки, как выбрать сварочный аппарат

Сварка представляет собой способ соединения и разъединения металлов посредством электротока и основывается на образовании дуги между участком обработки — первый электрод, и подводимой к участку рукоятки — второй электрод, соединенный с соответствующим полюсом электротока. Таким способом выполняется соединение частей, разъединение металлов или разрезание их, сверление и проделывание полостей и отверстий, наплавление слоями.

Дуговая сварка широко применяется, ведь благодаря этой технологии появилась возможность делать неразъемное соединение металлических деталей, а прочность шва при этом такая же, как и у массива материала. Это обстоятельство обусловлено непрерывностью образованных структур и молекулярными сцеплениями между деталями.

Электрическая дуга

Температуру в тысячи градусов Цельсия обеспечивает электрическая дуга, по сути являющаяся коротким замыканием между двумя электродами, расположенными достаточно близко друг от друга. Напряжение, которое подается на электроды, увеличивается, пока не будет пробоя воздуха, являющегося изолятором.

Пробой — эмиссия электронов катода. Разогреваемые током электроны выходят и направляются к ионизированным атомам анода. Затем появляется разряд, ионизируется воздух зазора, образовывается плазма, снижается сопротивление воздушной прослойки, ток усиливается, дуга разогревается, и став проводником замыкает цепь. Процесс получил название «розжиг» дуги. Стабилизируется дуга путем установления требуемого расстояния между электродами и поддержанием характеристик энергоснабжения.

Сваривание металлов

Выбор хорошего электрода и способа сварки крайне важен, так как от него зависит, будут ли его механические свойства аналогичны свойствам основного металла.

Сварочная ванна должна быть защищенной от воздействия воздуха для исключения окисления металла. С этой целью в рабочей зоне создается особая среда, что достигается двумя способами:

• Технология MIG-MAG, когда аргон, гелий или CO2 подается из специального баллона.
• Сжигание обмазки электрода и образование при этом защитного шлакового или шлакогазового «купола».

В процессе горения электродные покрытия связывают и выводят из шва кислород. Вдобавок вещества, содержащиеся в них, помогают ионизировать дугу, рафинируют и легируют металл шва.

В плане стабильности электроснабжения сварка — процесс довольно капризный, ведь требуемый температурный режим находится в прямой зависимости от параметров тока. Должна быть обеспечена устойчивость электрической дуги. Лишь стабильная дуга предотвратит появления дефектов шва, особенно при розжиге и затухании.

Чем свариваемые детали массивнее, тем более глубоким должно быть плавление, большего диаметра применяется электрод, больше силы и мощности требуется для работы. Определить силу тока оператор зачастую может лишь опытным путем, порой ее регулируют в процессе сварки, а иногда жестко фиксируют. Горение дуги от источника постоянного тока стабильнее, без прерываний.

При потреблении постоянного тока отсутствует полярность, образуется меньшее количество брызг металла, а шов получается качественнее. Сварка с переменным током несколько сложнее, потому что для поддержания дуги рабочий должен иметь серьезные навыки, высокого качества сварки в этом случае добиться сложно. Переменным током рекомендуется варить алюминий и его сплавы.

Разные виды аппаратов для сварки имеют разные технические особенности, свои плюсы и минусы.

Инверторы: минусы и плюсы

Это самые молодые сварочные аппараты, их серийное производство было налажено лишь в 1980-х годах. Выпрямители с транзисторным инвертором. В этих источниках электричество многократно меняет характеристики. Когда ток пропускается через полупроводник, то выпрямляется, а потом специальный фильтр сглаживает его. Постоянный стандартной сетевой частоты 50 Гц преобразуется в переменный опять, но уже с частотой в десятки килогерц.

После частотного инвертирования ток идет на миниатюрный трансформатор, где уменьшается его напряжение и увеличивается сила. Затем свою работу начинает выполнять высокочастотный фильтр и выпрямитель — постоянный ток подается на электроды для образования дуги.

Увеличение частоты тока — главное достижение инвертора. К плюсам относится также:

• Высокий КПД (85—95%).
• Возможность питания от обычной розетки.
• Большой период непрерывной работы.
• Широкий диапазон значений силы тока.
• Плавная регулировка тока и напряжения.
• Режим работы контролируется микропроцессорами и управляющими схемами.
• Защита от перепадов напряжения.
• Качественный сварной шов.
• Возможность соединения материалов, с трудом поддающихся сварке.
• Повышенная электрическая безопасность.

Недостатки инверторов:

• Высокая стоимость.
• Плохая реакция на проникновение пыли в корпус.
• Электроника чувствительна к влаге и холоду, что может привести к появлению конденсата.
• Вероятность появления в основной сети помех.

Сварочные трансформаторы

На сегодня это самые распространенные сварочные аппараты, относительно недорогие и простые по конструкции, надежные. Преобразование электроэнергии осуществляется силовым трансформатором стандартной частоты 50 Гц. Ток настраивается механической регулировкой магнитного потока в составном сердечнике. От сети питается первичная обмотка, намагничивается сердечник, и на вторичной обмотке индуцируется переменный ток меньшего напряжения (50—90 В) и большей силы (100—200 А), он формирует дугу. Чем меньше витков на катушках вторичной обмотки, тем меньше напряжение и больше сила тока.

Достоинства:

• Низкая стоимость (в два-три раза дешевле инверторов).
• Простота конструкции.
• Ремонтопригодность.
• Надежность.

Недостатки:

• Большой вес и габариты.
• Из-за переменного тока сложно получить высококачественный шов.
• Трудность удерживания дуги.
• Сравнительно невысокий КПД (не более 80%).
• Невозможность подключения к внутридомовой сети.

Сварочные выпрямители

Сетевой ток в этих аппаратах не меняет частоты и индуцируется на обмотках с понижением напряжения. После преобразования проходит еще через блок селеновых или кремниевых выпрямителей. На электроды идет постоянный ток. Благодаря этому электрическая дуга очень устойчива, без существенных прерываний и скачков.

В большинстве случаев требуется охлаждение вентиляторами. Часто устройства имеют дополнительные дроссели, позволяющие улучшить характеристики исходящего тока, который сглаживается и фильтруется. В комплекте с выпрямителями может быть защитная, измерительная и пускорегулирующая аппаратура. Тут важна стабильность температуры и тока, поэтому устанавливаются ветровые реле, термостаты, плавкие предохранители, автоматы. Наиболее распространены выпрямители на три фазы.

Достоинства сварочных выпрямителей:

• Высококачественный шов.
• Легкость поддержания дуги.
• Минимальное разбрызгивание материала присадки.
• Большая глубина плавления.
• Меньшие габариты и вес в сравнении с трансформаторами переменного тока.
• Возможность сваривания чугуна, цветных металлов, теплоустойчивой стали.

Недостатки:

• Высокая стоимость.
• Необходимость внимательного наблюдения за состоянием системы охлаждения.
• Отсутствие в большинстве случаев возможности питания от бытовой сети.
• КПД меньше, чем у инвертора.
• Относительно сложная конструкция.

Полуавтоматы: характеристика

Сварочная проволока при помощи специального механизма подается в рабочую зону, где в активном газе расплавляется и направляется в сварочную ванну. Газ вытесняет воздух около сварочной ванны, защищает шов от кислорода. Применяется с этой целью углекислый газ, аргон, гелий, комбинации этих газов. С использованием флюсовой проволоки газ можно не подавать в рабочую зону.

Плюсы:

• Легкость сваривания тонколистовых деталей.
• Качество шва, возможность получения «короткого шва».
• Широкий спектр свариваемых материалов.
• Высокая производительность.
• Большой разброс настроек и регулировок.

Минусы:

• Высокая цена.
• Высокая стоимость расходных материалов.
• Необходимо применения баллонов или подключения к специальной сети.
• Трудность работы на улице, где газовую среду нужно защищать от сдувания.

Выбор модели

Напряжение сети. Бывает одно- или трехфазным. Для непромышленного применения рекомендуется аппарат на 220 В или универсальная машина «220/380». Большинство аппаратов могут выйти из строя или перестать варить из-за перепадов напряжения. В связи с этим инверторы комплектуются защитой от скачков напряжения. У бытовых агрегатов диапазон шире на 10—15%, а профессиональным моделям нужно напряжение 165—270 В.

Напряжение холостого хода. Эта характеристика определяет способность аппарата разжигать электрическую дугу и поддерживать ее горение. Чтобы дуга возбудилась, напряжение должно быть примерно в 1,5—2,5 раза больше напряжения стабильного горения электрической дуги.

Мощность. В паспортах часто указывается максимальная мощность источника питания сварочного аппарата, соответствующая максимальным нагрузкам на сеть. Если единицы измерения кВт, значит, говорится об активной мощности, если кВА — о полной мощности, которая обычно выше из-за поправочного коэффициента.

Реальная мощность определяется силой тока, которую способен выдать аппарат. Этот показатель и определяет толщину свариваемого металла и максимальный диаметр электрода.

Класс защиты. В паспорте должен быть 2-циферный код I. P. Индекс среднестатистических источников питания для сварки — IP21-IP23. Двойка говорит, что внутрь корпуса не проникнут предметы толщиной больше 12 мм. Вторая цифра говорит о защите от влаги — 1 — означает, что капли воды, вертикально падающие на кожух, вреда не нанесут; 3 означает, что даже под углом 60 ° вода в корпус аппарата не проникнет. Но варить под дождем запрещено!

Диапазон температур. Согласно ГОСТ, ручная сварка может осуществляться при температуре -40—40 ° C. Однако не все сварочные аппараты удается пустить в работу при температуре ниже нуля градусов. Чаще всего проблемы появляются с инверторами, в которых при минусовой температуре просто загорается сигнализатор перегрузки, и сварочный аппарат выключается.

Работа от генератора. Эта функция пригождается для работы в полевых условиях. Не все аппараты могут питаться от бытовых генераторов с ДВС.

Многие источники питания облегчают удержание дуги: «Антиприлипание на выключении», «Горячий старт», «Форсирование дуги», «Розжиг на подъёме». Полезно обратить внимание на индикацию параметров, функциональность, широту рабочих регулировок, защиту от перегрузок, качество маркировки, электробезопасность, комплектность, эргономику, ремонтопригодность. Рекомендуется приобрести аппарат с максимумом технических характеристик в паспорте, а паспорт рекомендуется купить на русском языке.

СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР дома [устройство, принцип действия, схема]

Любой домашний мастер мечтает иметь в своем хозяйстве самый разный инструмент, в том числе и [сварочный трансформатор], который станет незаменимым помощником при необходимости собрать какую-либо конструкцию из металла или выполнить сварное соединение.

Данное устройство подходит как для ручной дуговой, так и для точечной сварки различных типов металла.

Автомобилисты могут из сварочного трансформатора сделать споттер, который даст возможность проводить ремонтные работы с кузовом машины в любое удобное время.

Принцип работы всех сварочных агрегатов, которые сделаны на базе обыкновенного трансформатора, один и тот же, различия носит конструктивный характер.

Следует отметить и то, что устройство сварочного трансформатора полуавтомата достаточно простое и собрать его можно даже из обычной микроволновки.

Такие устройства могут работать как от переменного, так и от постоянного тока, при этом качество сварного соединения всегда остается на высочайшем уровне.

Схема сварочного трансформатора полуавтомата состоит из нескольких обязательных элементов, которые можно найти в хозяйстве у каждого домашнего мастера.

Конечно, можно для домашних целей приобрести современный инвертор, однако его цена доступна далеко не всем.

В любом случае, трансформатор, сделанный своими руками, при правильном подходе к делу и выполнении всех основных рекомендаций, сможет собрать каждый.

Особенности трансформаторов

В настоящее время существует большое количество самых разнообразных сварочных агрегатов, которые можно использовать, в том числе и дома.

Наиболее функциональным считается ручной инвертор, область применения которого достаточно широкая. Он получает питание от сети переменного тока и имеет высокие технические характеристики своей работы.

Инвертор удобен в использовании и обладает большим потенциалом работы. Следует отметить то, что цена инвертора достаточно высокая, и не каждый сможет позволить себе такой универсальный аппарат.

Видео:

Некоторые для дуговой и точечной сварки используют полуавтоматы. Дело в том, что у полуавтомата, как правило, есть отвод специально для дуговой или точечной сварки.

Вообще, полуавтоматы используются при сварке с газом, однако если модель такого полуавтомата предусматривает отвод для точечной или дуговой сварки, то его можно смело использовать и для этих целей.

Между всеми устройствами для данного вида сварки существенное отличие состоит непосредственно в конструктивных особенностях.

В большинстве случаев от постоянного тока питание получают промышленные агрегаты. Бытовые ручные аппараты, в том числе инверторы и полуавтоматы, получают питание от переменного тока.

Если нет денег на инвертор, а для работы по дому постоянно требуется сварочный аппарат, то следует подумать о том, как собрать трансформатор для сварки.

Принцип работы сварочного трансформатора позволяет с легкостью выполнять высококачественные соединения металлов.

Его основные эксплуатационные и технические характеристики практически ни в чем не будут уступать заводским изделиям, если все действия будут выполняться в заданной последовательности.

Любой трансформатор состоит, главным образом, из медных проводов, которые образуют катушки с определенным количеством витков.

Такой самодельный аппарат должен иметь регулятор, при помощи которого будет производиться регулировка всех основных параметров работы, и выполняться технические условия.

Если планируется, что трансформатор будет использоваться, главным образом, для ремонта автомобиля, то внимание следует обратить на споттер.

Споттер отличается от обычного сварочного трансформатора температурой нагрева рабочей области на поверхности металла, что становится возможным за счет некоторых конструктивных особенностей.

Также своими руками можно собрать трансформатор для контактной сварки, и в этом случае можно будет соединять между собой крупногабаритные технические детали.

Виды и типы

Сварочная область активно развивается и постоянно совершенствуется.

Регулярно появляются все новые устройства для сварки, технические характеристики которых в несколько раз превосходят предыдущие изделия.

Как правило, в условиях дома чаще всего используют ручной аппарат, который получает питание от переменного тока и подходит для точечной и дуговой сварки металла.

Видео:

В настоящее время для дома наиболее совершенным считается ручной инвертор, технические характеристики которого отличаются высокими показателями работы, однако его цена доступна далеко не для всех домашних мастеров.

В этом случае многие мастера стараются своими силами собрать трансформатор широкого спектра действия, который можно использовать как для дуговой, так и для точечной сварки.

В настоящий момент есть разные виды трансформаторов для сварки. Для дома чаще всего используется аппарат для дуговой сварки.

Его основным преимуществом является простая и при этом надежная конструкция, а также широкая область применения.

Некоторые технические показатели его работы можно отнести к недостаткам, например низки КПД. Данный самодельный аппарат можно изготовить даже из микроволновки.

Также большой популярностью среди домашних умельцев пользуется самодельный аппарат, предназначенный для точечной или контактной сварки.

Он имеет высокие технические характеристики своей работы и нашел широкое применение в условиях дома. Такой аппарат служит, главным образом, для проведения ремонтных работ в гараже.

Его трансформатор имеет более низкие показатели мощности, однако функциональные возможности достаточно большие. В его схему работы обязательно включаются конденсаторы.

А кроме этого, есть и другие небольшие конструктивные различия. Известны и другие виды устройств для сварки, созданные на основе трансформаторов.

Так, у автолюбителей большой популярностью пользуется споттер. Споттер позволяет качественно ремонтировать кузов машины за счет некоторых конструктивных особенностей.

Какой лучше аппарат собрать свои руками для дома, каждый мастер решает сам. В этом случае, в первую очередь, необходимо определиться, для чего конкретно и какой он нужен.

Непосредственно перед тем, как перейти к сборке такого устройства, в обязательном порядке проводится расчет сварочного трансформатора, который позволяет определить все его основные параметры работы.

Основные характеристики

Все характеристики работы устройства в обязательном порядке необходимы для того, чтобы провести расчет сварочного трансформатора.

В первую очередь, следует обращать внимание на напряжение. В большинстве случаев в условиях дома трансформаторы для точечной, а также дуговой сварки получают питание от переменного тока.

На промышленных предприятиях, как правило, стоит аппарат постоянного тока, который имеет более высокие показатели мощности.

От переменного тока получает питание и инвертор, а также споттер. Большое значение, как для обычного трансформатора, так и для инвертора играет номинальный сварочный ток.

Этот показатель указывает на все возможности сварки, равно как и резки металлических заготовок.

Споттер и самодельный трансформатор, как правило, имеют величину в пределах двухсот ампер, что более чем достаточно для дома.

В процессе выполнения соответствующих работ, в зависимости от характеристики металла осуществляется регулировка силы тока.

Если соответствующий регулятор будет выставлен неправильно, то металл можно расплавить. Такой регулятор имеет и инвертор, а также споттер.

Видео:

Определенные технические характеристики имеет и используемый для сварки электрод.

Сегодня в специализированных магазинах предлагаются различные виды электродов, в том числе и с разным диаметром.

При работе с материалом, который имеет различную толщину, производится регулировка сварочного тока, а также подбирается соответствующий размер электрода.

Для трансформаторов, предназначенных для сварки металлов, должно учитываться и номинальное напряжение, которое замеряется на входе в аппарат.

Его регулировка ручным способом не предусмотрена, а поэтому этот параметр закладывают еще на этап конструирования устройства.

Для трансформатора большое значение играет номинальный режим работы. Это параметр указывает на то, в течение какого постоянного времени самодельный аппарат сможет функционировать в непрерывном режиме.

Также, для того чтобы произвести расчет сварочного трансформатора, необходимо обязательно знать показатели мощности, как потребляемой, так и выходной, а также напряжение холостого хода.

Как инвертор, так и самодельный споттер с трансформатором на корпусе в обязательном порядке имеют специальный регулятор исключительно для регулировки силы тока.

Все остальные параметры в большинстве случаев закладываются в устройстве при его конструировании.

Схема и расчет

Собирая собственноручно для дома трансформатор или споттер, в обязательном порядке придется выполнять расчет сварочного трансформатора.

Как известно, любой трансформатор или споттер состоит из медных проводов, которые в виде витков уложены на сердечник.

Количество медных проводов в одном трансформаторе, предназначенном для сварки, особого значения не играет, так как такое устройство можно собрать даже из микроволновки.

В общую схему устройства необходимо будет правильно интегрировать диодный мост. Если собирается трансформатор для выполнения точечной сварки, то его принципиальная схема будет несколько сложней.

В этом случае помимо проводов и диодного моста, в нее необходимо будет включить в обязательном порядке тиристоры, диоды, а также конденсаторы.

При помощи данных элементов регулировка тока будет более точной, а значит, и качество сварного шва увеличится.

Вообще трансформатор, предназначенный для точечной сварки, имеет более сложное устройство не только в конструктивном плане, но и в схеме сборки.

Какой лучше собрать трансформатор для дома, каждый решает сам, для чего необходимо в точности знать его основное предназначение.

Любой тип трансформатора в обязательном порядке состоит из сердечника плюс обмоток проводов. Оба этих конструктивных элемента и отвечают за технические характеристики сварочного устройства.

Для того чтобы правильно провести необходимый расчет, следует, прежде всего, определиться с такими параметрами, как номинальная сила тока, а также, естественно, напряжение на обмотках.

Видео:

На основании этих показателей и выполняется расчет сечения проводов, и также для обмоток проводов и самого сердечника.

Все расчеты в отношении проводов и сердечника проводятся по соответствующим формулам, и для этого необходимо обладать хотя бы школьными познаниями в физике.

Расчет проводов и сердечника трансформатора одинаков, как для контактной, так и для дуговой видов сварки.

Следует отметить, что расчет проводов необходимо проводить даже в том случае, когда агрегат собирается из обыкновенной микроволновки.

Все технические характеристики, полученные при проведении расчета, потребуются и при эксплуатации сварочного трансформатора.

Этапы сборки

После того, как на руках окажутся все необходимые расчеты, а также схема устройства, можно смело приступать к сборке своими руками.

Собирая самодельный сварочный трансформатор своими руками, придется много считать, в частности количество витков.

Для домашнего применения подойдет агрегат с П-образным сердечником, кроме этого, его легче и проще собрать самостоятельно.

Все действия начинаются с создания каркасов, на которые впоследствии будут смонтированы сердечники. Для этих целей лучше всего использовать специальные текстолитовые пластины.

Видео:

Данные пластины необходимо будет в обязательном порядке изолировать и только после этого можно начинать мотать сами обмотки.

В качестве обмоток лучше использовать провода, которые имеют стеклянную изоляцию, даже не смотря на то, что цена на них несколько выше, чем на обычный тип обмотки.

На концах каждого отвода от обмоток следует закрепить специальные медные болты. Далее следует сформировать и правильно отрихтовать магнитопровод.

При проведении работ следует постоянно контролировать при помощи тестера правильность сборки.

После того, как основная часть сварочного трансформатора будет готова, необходимо сделать диодный мост. Он подключается совместно с дросселем параллельно обмоточным отводам.

После этого устройство следует поместить в корпус и проверить на работоспособность.

Цена такого самодельного устройства будет значительно ниже заводских аппаратов, притом, что качество сварного соединения при правильном выполнении всех работ будет отвечать стандартам.

Для многих мастеров именно цена является определяющим фактором при выборе сварного оборудования и в этом случае такой самодельный аппарат будет отличным выходом из положения.

§ 5.4. Трансформаторы для дуговой электросварки

Трансформатор для
дуговой электросварки, обычно называемый
сварочным
трансформатором, представляет собойоднофазный двухобмоточный
понижающий
трансформатор, преобразующий напряжение
сети 220 или 380 В в напряжение 60-70 В,
необходимое
для надежного
зажигания и устойчивого горения
электрической дуги между металлическим
электродом и свариваемыми деталями.’

Рис. 5.7. Схема
включения
(а) и
внешние характеристики (б) трансформатора
для электродуговой сварки

Специфика работы
сварочного трансформатора состоит в
прерывистом
режиме его работы:
зажиганию электрической дуги предшествует
короткое замыкание вторичной цепи
трансформатора, а обрыв дуги
создает режим холостого хода. Номинальный
режим работы трансформатора
соответствует устойчивому горению
электрической дуги.
Для ограничения тока в сварочном
трансформаторе приняты меры,
суть которых сводится к увеличению
индуктивного сопротивления.
С этой целью первичную обмотку
трансформатора располагают
на одном стержне, а вторичную — на
другом. Это ведет к росту магнитного
рассеяния, а следовательно, к увеличению
индуктивного сопротивления
обмоток. Другой мерой является включение
во вторич­ную
цепь трансформатора последовательно
индуктивной катушки — дросселя Др
(рис. 5.7, а),
представляющего собой катушку из медного
провода
прямоугольного сечения, расположенную
на стальном магнитопроводе.
Дроссель снабжен устройством типа
«винт—гайка», позволяющим
вращением винта перемещать ярмо так,
что воздушный зазор

между ярмом и стержнями меняется от =
0 до 
= _mах.
При этом
минимальному значению 
соответствует наибольшее индук­тивное
сопротивление дросселя, а следовательно,
минимальное значение
рабочего тока I₂
= I_2min,
а максимальному значению 
= _mах
— наименьшее индуктивное сопротивление
дросселя и максимальное значение
рабочего тока I₂
= I_2mах.
Повышенное индуктивное сопротивление
обмоток и наличие дросселя Др
обеспечивают
сварочному трансформатору
круто падающие внешние характеристики
U₂
=f(I₂),
необходимые
для устойчивого горения электрической
дуги (рис. 5.7, б). Изменяя
величину воздушного зазора 
в дросселе Др
можно плавно
менять угол
наклона внешних характеристик: при 0
наклон характеристики
наибольший (график 1), а при 
= _mах
наклон
характеристики
минимальный (график 2). Рабочий ток
сварочного трансформатора I₂
соответствует напряжению электрической
дуги U_д
30
В.

В некоторых
конструкциях сварочных трансформаторов
дроссель совмещают с трансформатором.
Значительное индуктивное сопротивление
сварочного трансформатора ведет к
снижению его коэффициента мощности
cos,
который обычно не превышает 0,4—0,5.

§ 3.1. Трехобмоточные трансформаторы

В трехобмоточном
трансформаторе на каждую
трансформируемую фазу приходится три
обмотки. За
номинальную мощность такого трансформатора
принимают
номинальную мощность наиболее нагружаемой
его обмотки. Токи, напряжения и
сопротивления
других обмоток приводят к числу витков
этой, наиболее мощной обмотки. Принцип
работы трехобмоточного
трансформатора по существу не отличается
от принципа работы обычного двухобмоточного
трансформатора.

Существуют
трехобмоточные трансформаторы с одной
первичной и двумя вторичными обмотками
и трансформаторы
с двумя первичными и одной вторичной
обмотками.

Рассмотрим основные
уравнения, особенности работы
и область применения трехобмоточного
трансформатора
с одной первичной обмоткой, имеющего
наибольшее
распространение (рис. 3.1, а).
Первичная
(наиболее мощная) обмотка этого
трансформатора является намагничивающей
и создает в магнитопроводе
магнитный поток, который сцепляется с
двумя вторичными
обмотками и наводит в них ЭДС
и .
Аналогично
двухобмоточному трансформатору
запишем для трехобмоточного трансформатора
уравнение МДС:

Разделив (3.1) на w₁,
получим уравнения токов:

Здесь k₁₂=w₁/w₂
— коэффициент трансформации между
обмоткамиw₁иw₂;k₁₃=w₁/w₃— коэффициент трансформации между
обмоткамиw₁
иw₃.

Пренебрегая током
х.х. I₀,
получим упрощенное уравнение
токов трехобмоточного трансформатора:

(3.4)

Экономическую
целесообразность применения трехобмоточных
трансформаторов можно объяснить тем,
что, как это следует из (3.4), первичный
ток трехобмоточного трансформатора
равен не арифметической, а геометрической
сумме приведенных вторичных токов.
Учитывая это равенство, а также и то,
что нагрузка на вторичные обмотки
достигает номинального значения не
одновременно, первичную обмотку
трехобмоточного трансформатора
рассчитывают на мощность, меньшую
арифметической суммыноминальных
мощностей обеих вторичных
обмоток. Еще одно достоинство
трехобмоточного
трансформатора состоит втом,
что он фактически заменяет два
двухобмоточных.

Рис. 3.1. Трехобмоточный траисформатор
с одной первичной
и двумя вторичными обмотками

Обмотки трехобмоточиого трансформатора
располагают на стержне обычно
концентрически (рис. 3.1, б), при этом
целесообразнее двустороннее расположение
вторичных обмоток относительно первичной,
тогда первичной является обмотка 2, а
вторичными — обмотки1и3. В этом
случае взаимное влияниевторичных
обмоток заметно ослабевает.

На крупных
электростанциях иногда применяют
трехобмоточные трансформаторы
с двумя первичными обмотками (к каждой
из них подключается генератор) и одной
вторичной (от нее отходит линия
электропередачи).
Обычно это установки большой мощности,
а поэтому в них
применяют однофазные трехобмоточные
трансформаторы,
соединенные в трансформаторную группу
(см. рис. 1.20, а).

9.
Коллекторные
машины постоянного тока: конструкция,
принцип действия, область применения

Электрические
машины по­стоянного
тока используются как
в качестве
генераторов, так и в качестве двигателей.
Наибольшее применение име­ют
двигатели постоянного то­ка, области
применения и диапазон мощности
которыхдостаточно
широки: от долей ватт
(для привода устройств автоматики)
до нескольких тысяч
киловатт (для привода прокатных
станов, шахтных подъемников
и других меха­низмов).
Двигатели постоян­ного
тока широко используют­ся
для привода подъемных средств
в качестве крановых двигателей
и привода транс­портных
средств в качестве тяговых
двигателей.
Основ­ные
преимущества двигате­лей
постоянного тока по срав­нению
с бесколлекторными двигателями
переменного то­ка
— хорошие
пусковые и ре­гулировочные
свойства, воз­можность
получения частоты вращения
более 3000 об/мин, а
недостатки — относительно высокая
стоимость, некоторая сложность
в изготовлении и пониженная
надежность.
Все эти недостатки машин посто­янного
тока обусловлены
на­личием в
них щеточно-коллекторного
узла, который
к тому же является
источником ра­диопомех
и пожароопасности. Эти
недостатки ограничиваю! применение
машин постоянного
тока.

В данном разделе рассмотре­ны
машины постоянного тока общего
назначения, получив­шие
наибольшее применение в
современном электроприво­де. Рассмотрены
также неко­торые
виды машин постоянно­го
тока специального назна­чения, главным
образом при­меняемые
в устройствах ав­томатики.

В заключение следует
отме­тить, что наибольшее практи­ческое
применение получили машины
постоянного тока в качестве
электродвигателей. Объясняется это
возрастаю­щим применением в качестве
источников
постоянного тока полупроводниковых
выпрями­тельных устройств, имеющих
более высокие технико-эконо­мические
показатели по срав­нению
с коллекторными гене­раторами
постоянного тока.

Принцип работы и применение сварочного трансформатора

Принцип работы и применение сварочного трансформатора

Введение

В этой статье мы изучили работу и применение сварочного трансформатора.

Основная идея сварочного трансформатора

Сварочный трансформатор — это понижающий трансформатор, который имеет тонкую первичную обмотку с большим количеством витков, а его вторичная обмотка имеет большую площадь поперечного сечения и меньшее количество витков, что обеспечивает меньшее напряжение и очень высокий ток во вторичной обмотке.Сварочный трансформатор снижает напряжение от источника до более низкого напряжения, подходящего для сварки. Обычно от 15 до 45 вольт. Вторичный ток достаточно высокий и обычно может составлять от 200 до 600 А, но может быть намного выше. Вторичная обмотка может иметь несколько отводов для регулировки вторичного напряжения для управления сварочным током. Ответвители обычно подключаются к нескольким сильноточным розеткам или к сильноточному переключателю. Один конец вторичной обмотки подсоединен к сварочному электроду, тогда как другой конец вторичной обмотки подсоединен к сварочному электроду, а другой конец подсоединен к свариваемым деталям.При протекании сильного тока выделяется тепло из-за контактного сопротивления между электродом и свариваемыми деталями. Вырабатываемое тепло расплавляет электрод, и зазор между двумя частями заполняется. Фиггер показывает простой сварочный трансформатор.

Полное сопротивление сварочного трансформатора может быть выше, чем полное сопротивление трансформатора общего назначения. Импеданс сварочного трансформатора может играть роль в процессе создания дуги и управления током.Сварочные трансформаторы большой мощности, скорее всего, будут рассчитаны на трехфазный ввод. Есть много трансформаторов меньшего размера, которые предназначены для однофазного ввода.

Сварочный трансформатор постоянного тока

Для сварки постоянным током (DC) к вторичной обмотке трансформатора подключается выпрямитель. Также может быть фильтрующий дроссель или индуктор для сглаживания постоянного тока. весь узел трансформатора и выпрямителя можно назвать источником сварочного тока. Обмотка сварочного трансформатора имеет высокую реактивность.В противном случае может быть добавлен отдельный реактор последовательно со вторичной обмоткой.

Управление сварочным трансформатором ARC

Для управления дугой используются различные реакторы со сварочными трансформаторами. Ниже приведены некоторые методы управления дугой.

Реактор с отводом

С помощью отводов на реакторе регулируется выходной ток. Это ограниченное количество текущих настроек.

Реактор с подвижной катушкой

Реактор с подвижной катушкой — это реактор, в котором реактивное расстояние между первичной и вторичной обмотками регулируется.Ток становится меньше, если расстояние между катушками велико.

Перемещающийся шунтирующий реактор

Подвижный шунтирующий реактор — это реактор, в котором можно регулировать положение центрального магнитного шунта. Изменение выходного тока достигается за счет регулировки шунтируемого потока.

Реактор бесступенчатого действия

Непрерывно регулируемый реактор — это такой реактор, в котором высота реактора постоянно изменяется. Большее реактивное сопротивление получается из-за большей вставки сердечника и, следовательно, выходной ток меньше

Насыщаемый реактор

Для регулировки реактивного сопротивления реактора требуемый постоянный ток

, если постоянный ток возбуждения больше.Следовательно, изменения тока получаются из-за изменения реактивного сопротивления

Автотрансформатор

Принцип работы, работы и применения

Автотрансформатор — это электрический трансформатор, имеющий только одну обмотку, которая действует как первичная и вторичная, поэтому вход и выход соединены с общей единственной обмоткой.

Почему нам нужен Автотрансформатор?

У автотрансформатора есть некоторые преимущества перед обычными двухобмоточными трансформаторами.

1. Автотрансформаторы обычно меньше по размеру, так как устраняется одна обмотка.
2. Поскольку размер небольшой, стоимость также низкая (такая низкая стоимость)
3. Поскольку обмотка такая же, реактивное сопротивление рассеяния будет меньше.
4. Повышенная номинальная мощность кВА.

Конструкция, принцип работы автотрансформатора:

В автотрансформаторе одна обмотка используется как первичная, так и вторичная обмотка, как в трансформаторе — медный провод, намотанный на кремнистую сталь.как показано на рисунке, вход подключен в фиксированных положениях. Но с другой стороны, мы используем несколько ответвлений для получения переменного выходного напряжения. Переменное соотношение витков на вторичной обмотке можно получить, изменив ответвления обмотки.

Экономия меди в автотрансформаторе:

Если сравнить обычные двухобмоточные трансформаторы и автотрансформатор, количество меди, необходимой для автотрансформатора, будет меньше. Вес меди любой обмотки зависит от ее длины и площади поперечного сечения.витков, площадь поперечного сечения зависит от номинального тока.

медь в сечении AC пропорционально,

(N1-N2) I1

Вес меди в разрезе BC пропорционален

(I1-I2) N2

Следовательно, общий вес меди в обмотке автотрансформатора пропорционален,

Аналогичным образом можно доказать, что вес меди в двух обмоточных трансформаторах пропорционален,

N1I1 + N2I2

= 2N1I1 (Т.к. в трансформаторе N1I1 = N2I2)

Предположим, Wa и Wtw — это масса меди в автотрансформаторе и двух обмоточных трансформаторах соответственно,

∴ Экономия меди в автотрансформаторе по сравнению с двумя обмоточными трансформаторами,
∴ Wtw -Wa = kWtw

Принцип работы ELCB и RCB

Принцип работы ELCB и RCB:

• A n Автоматический выключатель утечки на землю (ELCB) — это устройство, используемое для непосредственного обнаружения токов, протекающих на землю от установки, и отключения питания и в основном используется в системах заземления TT.

• Есть два типа ELCB,

1. Автоматический выключатель утечки на землю (Voltage-ELCB)
2. Прерыватель цепи тока утечки на землю по току утечки на землю (Current-ELCB).

• Voltage-ELCB были впервые представлены около шестидесяти лет назад, а Current-ELCB были впервые представлены около сорока лет назад. В течение многих лет ELCB, управляемый напряжением, и ELCB, управляемый дифференциальным током, назывались ELCB, потому что это было более простое имя для запоминания.Но использование общего названия для двух разных устройств привело к значительной неразберихе в электротехнической промышленности. Если в установке был использован неправильный тип, уровень защиты может быть значительно ниже предполагаемого. Чтобы игнорировать эту путаницу, IEC решила применить термин «устройство остаточного тока» (RCD) к ELCB, управляемым дифференциальным током. Остаточный ток относится к любому току, превышающему ток нагрузки

База напряжения ELCB.

• Voltage-ELCB — автоматический выключатель, работающий от напряжения.Устройство будет работать, когда ток проходит через ELCB. Voltage-ELCB содержит катушку реле, которая подключена к металлическому корпусу нагрузки на одном конце, а на другом конце — к проводу заземления.
• Если напряжение на корпусе оборудования повышается (при прикосновении фазы к металлической части или при нарушении изоляции оборудования), что может вызвать разницу между напряжением земли и нагрузки на корпусе, возникает опасность поражения электрическим током. Эта разница напряжений будет производить электрический ток от металлического тела нагрузки, проходящего через контур реле, и на землю.Когда напряжение на металлическом корпусе оборудования повышается до опасного уровня, превышающего 50 В, протекающий через петлю реле ток может переместить контакт реле, отключая ток питания, чтобы избежать опасности поражения электрическим током.
• ELCB обнаруживает токи короткого замыкания от токоведущего к заземляющему проводу внутри установки, которую он защищает. Если на измерительной катушке ELCB появится достаточное напряжение, он отключит питание и останется выключенным до ручного сброса. ELCB с функцией измерения напряжения не распознает токи короткого замыкания, идущие от живого к любому другому заземленному телу.

• Эти ELCB контролируют напряжение на заземляющем проводе и отключают питание, если напряжение на заземляющем проводе превышает 50 вольт.
• Эти устройства больше не используются из-за их недостатков, например, если короткое замыкание происходит между током и землей цепи, они отключат питание. Однако, если короткое замыкание происходит между током и какой-либо другой землей (например, человеком или металлической водопроводной трубой), они НЕ отключатся, поскольку напряжение на заземлении цепи не изменится.Даже если короткое замыкание происходит между током и землей цепи, параллельные пути заземления, образованные через газовые или водопроводные трубы, могут привести к обходу ELCB. Большая часть тока короткого замыкания будет протекать через газовые или водопроводные трубы, поскольку одиночный стержень заземления неизбежно будет иметь гораздо более высокий импеданс, чем сотни метров металлических коммуникационных труб, закопанных в землю.

• Способ определения ELCB — поиск зеленого или зеленого и желтого заземляющих проводов, входящих в устройство. Они полагаются на напряжение, возвращающееся к отключению через заземляющий провод во время короткого замыкания, и обеспечивают лишь ограниченную защиту установки и не обеспечивают никакой личной защиты. Вы должны использовать подключаемые к розетке УЗО на 30 мА для любых приборов и удлинителей, которые можно использовать как минимум на улице.

Преимущества

• ELCB имеют одно преимущество перед УЗО: они менее чувствительны к условиям неисправности и, следовательно, имеют меньше ложных срабатываний.
• Хотя напряжение и ток на линии заземления обычно представляют собой ток повреждения от живого провода, это не всегда так, поэтому существуют ситуации, в которых ELCB может мешать срабатыванию.
• Когда установка имеет два соединения с землей, соседняя сильноточная молния вызовет градиент напряжения в почве, подавая на сенсорную катушку ELCB напряжение, достаточное для срабатывания.
• Если заземляющий стержень установки размещен рядом с заземляющим стержнем соседнего здания, высокий ток утечки на землю в другом здании может повысить местный потенциал земли и вызвать разность напряжений на двух заземляющих устройствах, снова отключив ELCB.
• Если имеется накопление или нагрузка токов, вызванная элементами с пониженным сопротивлением изоляции из-за устаревшего оборудования, или с нагревательными элементами, или в условиях дождя, сопротивление изоляции может снизиться из-за отслеживания влажности.Если есть ток, равный номинальному значению ELCB, то ELCB может вызвать ложное отключение.
• Если какой-либо из заземляющих проводов отсоединится от ELCB, он больше не сработает или установка часто больше не будет должным образом заземлена.
• Некоторые ELCB не реагируют на выпрямленный ток повреждения. Эта проблема характерна для ELCB и RCD, но ELCB в среднем намного старше, чем RCB, поэтому у старого ELCB с большей вероятностью будет некоторая необычная форма тока короткого замыкания, на которую он не будет реагировать.
• ELCB, управляемый напряжением, — это требование для второго подключения и возможность того, что любое дополнительное подключение к земле в защищаемой системе может вывести извещатель из строя.
• Неприятное срабатывание, особенно во время грозы.

Недостатки:

• Они не обнаруживают замыкания, которые не пропускают ток через CPC к заземляющему стержню.
• Они не позволяют легко разделить единую систему здания на несколько секций с независимой защитой от короткого замыкания, потому что в системах заземления обычно используется общий заземляющий стержень.
• Они могут быть отключены внешним напряжением от чего-либо, подключенного к системе заземления, например, металлических труб, заземления TN-S или комбинированной нейтрали и земли TN-C-S.
• Поскольку электрически негерметичные приборы, такие как водонагреватели, стиральные машины и плиты, могут вызвать срабатывание ELCB.

ELCB

• вносят дополнительное сопротивление и дополнительную точку отказа в систему заземления.

Можем ли мы предположить, защищена ли наша электрическая система от защиты от земли, просто нажав тестовый переключатель ELCB?

• Проверить работоспособность ELCB просто, и это можно легко сделать, нажав кнопку TEST на кнопочном переключателе ELCB.Кнопка тестирования проверяет, правильно ли работает блок ELCB. Можно ли предположить, что если ELCB отключен после нажатия переключателя TEST ELCB, то ваша система защищена от заземления? Тогда ты ошибаешься.
• Испытательная установка, предусмотренная на домашнем ELCB, только подтвердит исправность блока ELCB, но этот тест не подтверждает, что ELCB сработает при возникновении опасности поражения электрическим током. Это действительно печальный факт, что все это время из-за этого недоразумения многие дома оставались совершенно незащищенными от риска поражения электрическим током.
• Это заставляет или тревожит нас задуматься над вторым основным требованием к защите земли. Второе требование для правильной работы домашней системы защиты от ударов — электрическое заземление.
• Мы можем предположить, что ELCB — это мозг для защиты от ударов и заземление в качестве основы. Таким образом, без функционального заземления (надлежащего заземления электрической системы) в вашем доме не будет никакой защиты от поражения электрическим током, даже если вы установили ELCB и его переключатель TEST показывает правильный результат.Одного ухода за ELCB недостаточно. Электрическая система заземления также должна быть в хорошем рабочем состоянии, чтобы система защиты от ударов работала. В дополнение к обычным осмотрам, которые должен проводить квалифицированный электрик, это заземление желательно регулярно проверять с более короткими интервалами домовладельцем и необходимо регулярно заливать воду в яму для заземления, чтобы минимизировать сопротивление заземления.

Токовый выключатель ELCB (RCB):

• Токовые выключатели ELCB обычно известны как устройства остаточного тока (УЗО).Они также защищают от утечки на землю. Оба проводника цепи (питающий и обратный) проходят через чувствительную катушку; любой дисбаланс токов означает, что магнитное поле не компенсируется полностью. Устройство обнаруживает дисбаланс и размыкает контакт.
• Когда используется термин ELCB, он обычно означает устройство, работающее от напряжения. Подобные устройства, работающие от тока, называются устройствами остаточного тока. Однако некоторые компании используют термин ELCB, чтобы отличить высокочувствительные трехфазные устройства, работающие по току, которые срабатывают в миллиамперном диапазоне, от традиционных трехфазных устройств замыкания на землю, которые работают при гораздо более высоких токах.

• Катушка питания, нейтраль и поисковая катушка намотаны на общий сердечник трансформатора.
• В исправной цепи такой же ток проходит через фазную катушку, нагрузку и возвращается обратно через нейтраль. Как фазная, так и нейтральная катушки намотаны таким образом, что они создают противоположный магнитный поток. При одинаковом токе, проходящем через обе катушки, их магнитный эффект нейтрализуется при исправном состоянии цепи.
• В ситуации, когда есть короткое замыкание или утечка на землю в цепи нагрузки или где-либо между цепью нагрузки и выходным соединением цепи RCB, ток, возвращающийся через нейтральную катушку, был уменьшен. Тогда магнитный поток внутри сердечника трансформатора больше не сбалансирован. Общая сумма встречного магнитного потока больше не равна нулю. Этот чистый остаточный поток мы называем остаточным потоком.
• Периодически изменяющийся остаточный поток внутри сердечника трансформатора пересекает путь с обмоткой поисковой катушки.Это действие создает электродвижущую силу (ЭДС) на поисковой катушке. Электродвижущая сила — это на самом деле переменное напряжение. Индуцированное напряжение на поисковой катушке создает ток внутри проводки цепи отключения. Именно этот ток приводит в действие катушку отключения выключателя. Поскольку ток отключения управляется остаточным магнитным потоком (результирующий поток, суммарный эффект между обоими потоками) между фазной и нейтральной катушками , он называется устройством остаточного тока.
• С автоматическим выключателем, встроенным в цепь, собранная система называется выключателем остаточного тока (RCCB) или устройством остаточного тока (RCD). Входящий ток должен сначала пройти через автоматический выключатель, прежде чем попасть в фазную катушку. Путь обратной нейтрали проходит через второй полюс выключателя. Во время отключения при обнаружении неисправности и фаза, и нейтраль изолированы.
  • Чувствительность УЗО выражается как номинальный остаточный рабочий ток, обозначенный как IΔn .Предпочтительные значения были определены МЭК, что позволяет разделить УЗО на три группы в соответствии с их значением IΔn.
  • Высокая чувствительность ( HS ): 6-10-30 мА (для защиты от прямого контакта / травм)
  • Стандарт IEC 60755 (Общие требования к устройствам защиты от остаточного тока) определяет три типа УЗО в зависимости от характеристик тока короткого замыкания.
  • Тип AC : УЗО, для которого обеспечивается отключение по остаточным синусоидальным переменным токам

Чувствительность RCB:

• Средняя чувствительность ( MS ): 100-300-500-1000 мА (для противопожарной защиты)
• Низкая чувствительность ( LS ): 3-10-30 А (обычно для защиты машины)

Тип RCB:

Тип A : УЗО, для которого обеспечивается отключение

• для остаточных синусоидальных переменных токов
• для остаточных пульсирующих постоянных токов
• Для остаточных пульсирующих постоянных токов, на которые накладывается плавный постоянный ток 0.006 A, с регулировкой фазового угла или без нее, независимо от полярности.

Тип B : УЗО, для которого обеспечивается отключение

• как для типа A
• для остаточных синусоидальных токов до 1000 Гц
• для остаточных синусоидальных токов, наложенных на чистый постоянный ток
• для пульсирующих постоянных токов, наложенных на чистый постоянный ток
• для остаточных токов, которые могут возникнуть в цепях выпрямления
  • трехимпульсное соединение звездой или шестиимпульсное мостовое соединение
  • двухимпульсное мостовое соединение между линиями с контролем фазового угла или без него, независимо от полярности
  • Есть две группы устройств:

Время отключения RCB:

1. G (общее использование) для УЗО мгновенного действия (т.е.е. без задержки)

• Минимальное время перерыва: сразу
• Максимальное время отключения: 200 мс для 1x IΔn, 150 мс для 2x IΔn и 40 мс для 5x IΔn

1. S (селективный) или T (с задержкой по времени) для УЗО с короткой выдержкой (обычно используется в цепях, содержащих ограничители перенапряжения)

• Минимальное время отключения: 130 мс для 1x IΔn, 60 мс для 2x IΔn и 50 мс для 5x IΔn
• Максимальное время отключения: 500 мс для 1x IΔn, 200 мс для 2x IΔn и 150 мс для 5x IΔn

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение).В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Индустриал Электрикс» (австралийские энергетические публикации). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE.