Для чего служит сварочный трансформатор: устройство и принцип работы

Для выполнения сварочных работ вы выбрали самый простой, из ныне существующих (по сравнению с выпрямителем или инвертором), источник сварочного тока. И правильно поступили!

Ведь, не так давно сварщики пользовались только аналогичным оборудованием, и всё у них получалось. А мы чем хуже? Чтобы использовать все возможности этого гаджета, необходимо знать его устройство и принцип действия.

В помощь вам, мы расскажем про устройство сварочного трансформатора, принцип его действия и некоторые технологические секреты.

Устройство сварочного трансформатора и характеристики

Для возникновения дуги, обеспечивающей разогрев и расплавление кромок заготовки, требуется изменить характеристики электричества подаваемого из сети. Сварочный трансформатор преобразует поступающее электричество следующим образом:

• напряжение снижает;
• силу тока поднимает.

В преобразовании электричества принимают участие следующие узлы:

Устройство сварочного трансформатора

• магнитопровод;
• первая обмотка, собираемая из изолированного кабеля;
• перемещающейся второй обмотки. Ее выполняют из провода без изоляции, это необходимо для повышения тепловой отдачи;
• винтовая пара;
• штурвал для управления винтовой парой;
• клеммники для сварных кабелей.

В состав сварочных агрегатов включают дополнительные компоненты, которые предназначены для совершенствования их работы.

Способы регулирования силы сварного тока

Одна из основных трансформаторных деталей — узел регулировки, состоящий из дросселя насыщения. Он корректирует силу сварного тока, изменяя расстояние между катушками. Но существуют другие пути регулирования этого показателя.

Корректировка силы сварного тока проводится не только при помощи дросселя насыщения.

Можно воспользоваться дросселем магнитного зазора, передвижным либо подмагниченным шунтом, реактивной либо рассеивающей обмоткой, подвижным типом катушки конденсатора. А также тиристорными регуляторами либо импульсными стабилизаторами.

Разновидности моделей трансформаторов предоставляют возможность подобрать себе подходящую. Определяя, какую модель взять, стоит исходить из рабочих задач, для решения которых она будет применяться.

Для бытовых работ подойдет однофазный однопостовый сварочный агрегат с силой тока достигающей 300А и корректировкой дросселем насыщения. Эти модели понятны в использовании и хранении.

Устройство пускового механизма

Пусковое устройство включает в свой состав – магнитопровод, две обмотки и клеммы. Переключатели изменяют напряжение и общее число обмоток подключаемых к выпрямителю. В первичную цепь устанавливают регулятор, собранный на основе полупроводников (тиристоров). Вторая обмотка, подключаемая к выпрямительному мосту, обеспечивает подачу двух уровней изменяемого напряжения.

Устройство пускового механизма трансформатора

Для работы пускового устройства требуется напряжение в 220 В. Ток лежит в диапазоне от 0 до 120 А, а напряжение достигает 70 В случае самостоятельного изготовления устройства, за основу принимают стержневой трансформатор, на его первой обмотке накручено 230 витков, на второй 32. Пульт управления полупроводниками монтируют над дросселем. Для охлаждения всей системы используют принудительную вентиляцию.

Устройство магнитопровода

Ключевыми деталями магнитопровода, являются пластинки или листы, произведенные из электромагнитной стали. К конструктивным деталям относят крепеж, корпус и пр. Магнитопроводы сварочных трансформаторов разделяют на стержневые и броневые. В устройствах стержневого типа все сегменты магнитной цепи обладают одинаковым сечением. В магнитопроводах броневого типа полным сечением обладает только средний стержень, на который устанавливают обмотки.

Виды магнитопроводов трансформатора

Сечения остальных участков магнитной цепи почти в два раза меньше. По ним происходит замыкание магнитного потока. На участках магнитопровода имеющего Т-образную форму, каждый имеет свое сечение. При этом его размер составляет в три раза меньший размер, чем собственно сам стержень. По каждому из участков происходит замыкание третьей части потока. Пластины, входящие в пакеты покрывают специальным составом, который называют оксидной изоляцией. Принцип работы сварочного трансформатора Аппаратура для сварки работает по алгоритму:

1. Питание подается на первую обмотку. В ней генерируется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике.
2. Затем питание направляется на вторую обмотку.
3. Магнитопровод, который собран из ферромагнитов, генерирует постоянное магнитное поле. Индуцирующий поток производит ЭДС.
4. Разность в числе витков допускает колебание тока с требуемыми для выполнения сварки параметрами. Эти же показатели учитывают при расчетах аппаратуры для сварки.

Существует связь числа витков на второй катушке и напряжением на выходе. То есть для повышения тока количество витков необходимо увеличить. Но так как, сварочный трансформатор – это понижающий тип, то число витков на второй обмотке будет ниже, чем на первой. Устройство и принцип действия сварочного трансформатора обеспечивает настройку величины тока. Этого достигают уменьшая или увеличивая пространство между катушками. Для этого в сварочном оборудовании установлены движущиеся компоненты. Расстояние между обмотками изменяет сопротивление и это дает возможность выбирать именно тот ток, который нужен для сварки.

Холостой ход

Аппаратура для сварки работает в двух режимах – рабочем и холостом. Во время сварки вторая обмотка замыкается между рабочим инструментом и деталью. Ток расплавляет кромки заготовок и в результате получается надежное соединение деталей. После того, как сварщик закончит работы, цепь прерывается и трансформатор переключается на холостой ход. ЭДС в первой обмотке появляются из-за наличия:

• магнитного потока;
• его рассеивания.

Холостой ход трансформатора

Эти силы отпочковываются от направления потока в магнитопроводе и замыкаются между катушками в воздухе. Именно эти силы и являются основой работы в холостую. Работа на холостом ходу не должна представлять опасность для рабочего — сварщика и окружающих людей. То есть оно не должно быть больше чем 46 В. Но отдельные модели сварочного оборудования, имеют большие значения, например, 60 – 70 В. В этом случае в конструкции сварочного устройства устанавливают ограничитель параметров холостого хода. Скорость его срабатывания не превышает одну секунду с момента разрыва цепи и окончания работы. В целях дополнительной защиты сварщика, корпус трансформатора необходимо заземлять.

Это позволяет напряжению, которое может появиться на корпусе в результате повреждения изоляции, уйти в землю, не нанеся ни какого вреда рабочему – сварщику.

Холостой ход

Сварочные трансформаторы функционируют в режиме нагрузки и на холостом ходу. В процессе создания шва, между электродом и заготовкой замыкается вторичная обмотка. Электричество плавит металл, соединяя две части детали в единую конструкцию. Когда шов создан, вторичная цепь размыкается. Сварка окончена, агрегат переходит в режим холостого хода.

Электродвижущие силы (ЭДС) сначала образуются из-за созданного магнитного поля. Далее они поддерживаются путем рассеивания. Они ответвляются от главного потока в магнитоприводе.

ЭДС замыкаются между витками катушки в воздушном пространстве. Они и образуют показатели холостого напряжения. Он считается безопасным для жизни мастера. Холостой ход ограничивается показателем 48 В. В некоторых моделях это значение увеличено до 70 В. Если показатели холостого хода превышают установленное значение, необходимо применять автоматическое ограничение. Оно срабатывает сразу после прекращения сварки. Также корпус агрегата должен иметь заземление. Это способствует увеличению безопасности работы мастера.

Схема сварочного трансформатора и ее модификации

Аппаратура для сварки состоит из:

• трансформатора;
• приборы для изменения размера тока.

Для розжига и поддержания дуги необходимо обеспечить наличие индуктивного сопротивления второй обмотки. Подъем индуктивного сопротивления ведет к тому, что изменяется наклон статистических параметров источника энергии. В результате приводит к постоянству всей системы «источник тока – дуга».

Электрическая схема сварочного трансформатора типа ТДМ

У сварочных аппаратов, работающих под нагрузкой, количество мощности в разы больше, чем потери, которые они несут при работе в холостую.

Сварочная аппаратура с шунтом

Настройка рассеивания магнитного поля осуществляется переменой геометрических параметров пространства между составными частями магнитопровода. В виду того, что магнитная проницаемость железа выше чем у воздуха то придвижении шунта изменяется сопротивление потока, который проходит по воздуху. Если шунт введен целиком, то индуктивное сопротивление определяется, зазорами между ним и элементами магнитопровода.

Сварочная аппаратура с шунтом

Трансформаторы этого типа изготавливают для решения производственных задач.

Сварочные трансформаторы с секционными обмотками

Такая аппаратура производилось в ХХ века для решения производственных и бытовых задач. В них реализовано несколько степеней настройки количества витков в обеих катушках.

Секционная обмотка трансформатора

Тиристорные сварочные трансформаторы

Для настройки напряжения и тока применяют фазовый сдвиг тиристора. При этом происходит изменение среднего значения напряжения.

Для работы однофазной сети нужны два тиристора, включенных навстречу друг другу. Причем их настройка должно быть синхронной и симметричной. Трансформаторы на основании полупроводников (тиристоров) обладают жесткой статической характеристикой. Ее регулировка производится по напряжению при помощи тиристоров.

Тиристоры хороши для настойки напряжения и тока в электрических цепях переменного характера, дело в том, что закрытие происходит при изменении полярности.

В схемах с постоянным током для закрытия тиристоров применяют резонансные схемы. Но это сложно, дорого и накладывает определенные сложности на возможность регулирования.

Тиристорные сварочные трансформаторы

В полупроводниковых трансформаторах тиристоры монтируют в первой обмотке, тому есть две причины:

1. Вторичные токи в сварочных источниках значительно больше, чем предельный ток тиристоров, он достигает 800 А.
2. Высокий КПД так как потери на падении напряжения в открытых вентилях в первой обмотке в отношении рабочего ниже в несколько раз.

В современных устройствах используют обмотки из алюминия, для повышения надежности конструкции к ним на концах приварены медные накладки.

Инструменты

0 votes

+

Голос за!

—

Голос против!

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
   Трансформаторы с минимальным и нормальным магнитным рассеянием
2. Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием
3. Тиристорные трансформаторы
4. Характеристики сварочных трансформаторов
   Маркировка сварочных трансформаторов
5. Пределы регулирования сварочного тока, A (min-max)
6. Диаметр электрода
7. Напряжение сети и количество фаз
8. Номинальный сварочный ток трансформатора
9. Номинальное рабочее напряжение
10. Номинальный режим работы ПН %
11. Мощность потребления и выходная (КПД)
12. Напряжение холостого хода
13. Количество обслуживаемых рабочих мест
14. AC/DC
15. Тип охлаждения
16. Mасса и размеры сварочного трансформатора

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.

Отличия и разновидности оборудования

На производстве применяют следующие виды сварочных аппаратов:

Разновидности сварочного оборудования

• трансформаторы;
• выпрямители;
• инверторы.

Ещё выделяют:

• полуавтоматы;
• генераторы — сварочные аппараты с бензиновым или дизельным электрогенератором;
• и прочие промышленные аппараты.

Сварочные трансформаторы

Так называют устройство, которое предназначено для преобразования переменного тока получаемого из сети в напряжение необходимо для выполнения электрической сварки.

Сварочный трансформатор

Ключевым узлом этого устройства является трансформатор, который понижает сетевое напряжение до уровня холостого хода.

Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов

К несомненным преимуществам этого оборудования относят довольной высокий КПД от 70 до 90%, простоту работы и высокую ремонтопригодность. Кроме этого аппараты этого класса отличает невысокая стоимость. Вместе с тем, аппараты этого типа иногда не в состоянии обеспечить постоянство горения дуги. Это обусловлено характеристиками переменного тока. Для получения качественной сварки целесообразно применять электроды, адаптированные для работы с переменным током. Кроме того, на качестве сварки отрицательно сказываются и колебания напряжения на входе.

Аппараты этого типа нельзя применять для работы с нержавейкой и цветными металлами. Высокий вес аппарата и его габариты вызывают ряд сложностей при его транспортировке с места на место. Но надо отметить, что сварочный трансформатор – это не плохой выбор для домашних нужд.

Завершение работ

По окончании процесса готовый сварной шов следует зачистить, удалив шлак и застывший металлический грат.Для этого используют щётку с проволочной сеткой.

Если поверхность должна быть плоской, лучше использовать ручную шлифовальную машину, которая качественно удалит излишки/наросты металла. Такой сварной шов, кстати, легче проверить: после шлифовки все его дефекты – точечная коррозия, пустоты или прерывистость, будут легко заметны.

Сварочные выпрямители

Аппаратура, которое преобразует переменное напряжение, поступающее из сети питания в постоянное, необходимое для выполнения электросварочных работ. На практике применяют несколько схем выпрямителей, в которых реализованы разные методы получения выходных параметров напряжения и тока. Применяют разные способы регулировки параметров тока и вольт-амперной характеристики.

Сварочные выпрямители

В эти способы входят: Изменение настроек трансформатора, применение дросселя, настройка с помощью полупроводников (тиристоров и транзисторов). В самых простых аппаратах для регулирования тока применяют трансформатор, а для его выпрямления диодные схемы. В силовую часть такого оборудования входят трансформатор, выпрямитель, дроссель.

Достоинства и недостатки сварочных выпрямителей

Главное достоинство выпрямителей, если сравнивать их с трансформаторами, заключено в том что, для сварки применяют постоянный ток. Это обеспечивает качество розжига и поддержания параметров дуги и это соответственно приводит к качеству сварного шва. Применение выпрямителя позволяет сваривать не только обыкновенные стали, но обрабатывать нержавейку и цветные металлы. Кроме того, надо учесть и то, что сваривание с применением выпрямителя обеспечивает малое количество брызг.

По сути, описанные достоинства дают однозначный ответ на вопрос – какой аппарат выбрать трансформатор или выпрямитель, но разумеется нельзя забывать и стоимости этого оборудования. Выпрямители имеют и отдельные недочеты – большой вес конструкции, потеря мощности, падение напряжения в сети во время проведения сварочных работ. Кстати, все сказанное в полной мере относится и к трансформаторам.

Классификация по признакам

Обычно агрегаты делят на 3 вида. По принципу работы сварочного трансформатора. Вернее, его управляющего узла. Выделяют приборы амплитудного регулирования с нормальным или увеличенным рассеиванием. Первый вариант содержит дроссель. Второй более сложен, поскольку имеет, кроме реактивной обмотки, стабилизатор напряжения и конденсаторы.

В третьем виде силу тока регулируют тиристоры. Иногда в такие приборы встраивают еще один трансформатор для подпитки. Она нужна для устойчивости горения дуги. Или эту роль берет на себя импульсный стабилизатор.

В остальном все виды сварочных трансформаторов можно классифицировать по таким признакам:

• Напряжение в сети. Бытовые приборы работают от линии в 220 В. Промышленные запитываются от трехфазной сети в 380 В. Выпускают и комбинированные варианты агрегатов.
• Функциональность. Напрямую зависит от силы тока. Свыше 300 А способны генерировать только промышленные трансформаторы. Если сила тока ниже, то агрегат уже не справиться с толстым металлом.

• Количество рабочих постов. Этот показатель определяет, сколько сварочных кабелей можно подключить к аппарату. Существуют многопостовые агрегаты, позволяющие работать одновременно шести сварщикам.
• Способ регулировки. Он зависит от состава управляющего узла.

Ввиду сказанного можно сформулировать рекомендации по выбору сварочного трансформатора для бытовых нужд. Для дома подойдет однофазный прибор с регулирующим дросселем насыщения. Однопостовой агрегат лучше подобрать с выходной силой тока не меньше 300 А. Это пригодится, если придется работать с толстым металлом.

Сварочные инверторы

Аппаратура этого типа предназначено для преобразования постоянного тока в переменный. Инвертор работает следующим образом. Ток, с частотой в 50 Гц, попадает на выпрямитель. На нем он, пройдя, через фильтр сглаживается и преобразуется в переменный. Частота такого тока оставляет несколько килогерц. Современные схемы позволяют получать ток с частотой 100 Гц. Этот этап преобразования, является самым важным в работе инвертора и это позволяет добиться существенных преимуществ в сравнении с другими моделями сварочного оборудования.

После этого, полученное высокочастотное напряжение роняют до значения холостого хода. А ток вырастает до размеров достаточных для выполнения сварочных работ, то есть до величины 100 – 200 А. Схема инвертора и комплектующие используемые в работе позволяют создавать сварочные аппараты с малым весом и высокими техническими характеристиками. Предприятия – производители выпускают аппараты для выполнения сварки:

• в ручном режиме;
• неплавящимся электродом в аргонной среде;
• в полуавтоматическом режиме под защитой газов и многие другие.

К несомненным достоинствам этого класса оборудования можно отнести – малый вес и габариты. Это позволяет передвигать инвертор на строительной или производственной площадке без особых сложностей. В составе инвертора нет трансформатора и это позволило избежать потерь на нагрев обмоток и перемагничивания сердечника и получить высокий КПД. При сварке электродом в диаметр 3 мм, от сети потребляется все 4 кВт мощности, показатель сварочного трансформатора или выпрямителя составляет 6 – 7 кВт.

Схема инверторного сварочного аппарата

Схемы применяемые в инверторах позволяют генерировать практически все параметры вольт-амперных характеристик – это говорит о том, что аппараты этого типа допустимы для применения во всех видах сварочных работ. Кроме того, инверторы обеспечивают работу с легированными, нержавеющими сталями и цветными металлами.

Инверторная схема не нуждается в частых и длительных перерывах в работе.

Конструкция инвертора позволяет выполнять плавную регулировку режимов сварки во всем диапазоне токов и напряжений, необходимых для выполнения сварочных работ. Инвертор обладает широким диапазоном токов от нескольких единиц до сотен тысяч. В быту применяют аппараты, которые позволяют варить металл относительно тонкими электродами до 3 мм. Применение аппаратов такого уровня позволяет формировать шов в различных положениях и обеспечить минимальное количество брызг расплавленного металла, возникающих при сварочных работах.

Инверторные сварочные аппараты

Инверторные сварочные аппараты, производимые в наши дни, по большей части имеют микропроцессорное управление. Оно позволяет:

• обеспечить рост тока при розжиге дуги;
• минимизировать залипание электрода и детали и еще ряд функций облегчающих работу сварщика.

После выполнения сварки с помощью трансформатора или выпрямителя, работа с инвертором может с полным основанием считаться праздником. Между тем инверторы обладают рядом недостатков. В частности, ремонт инвертора может обойтись в копеечку. Кроме того, у аппаратов инверторного типа повышенные требования к условиям хранения. Это обусловлено тем что, в инверторах содержится много элементов микроэлектроники.

Подготовка изделий к сварке

Сварка должна выполняться на специальном стальном столе, рабочая поверхность которого представляет собой ровный лист толщиной не менее 5 мм. После проверки цепи пробным разрядом, необходима подготовка металла: если конструкция состоит из двух частей, необходимо подготовить в месте соединения скошенную кромку Её наличие обеспечивает улучшенное проникновение сварочной дуги для последующего расплавления металла с обеих сторон. В процессе подготовки кромки с поверхности соединяемых заготовок удаляется краска, жир, ржавчина и другие загрязнения.

Далее необходимо (при необходимости) прикрепите зажимы, которые будут удерживать металлические детали вместе. Подойдут плоскогубцы с фиксатором, или зажимы с пружинным захватом.

Для исключения непроизводительных потерь мощности необходимо подключение клемм заземления к свариваемому материалу. Убедитесь, что это место тщательно очищено, чтобы электрическая цепь могла быть замкнута с минимальным сопротивлением в месте заземления.

Далее выбирают сварочный электрод, от размеров которого будет зависеть диапазон используемых значений сварочного тока.Например, для сварки стальных пластин толщиной 6 мм оптимальным считается электрод диаметром 3 мм, при силе тока от 80 – 100 ампер (подробные рекомендации обычно приводятся в мануале производителя сварочного аппарата). Электрод устанавливают в электрододержатель таким образом, чтобы токопроводящий материал зажима находился на том конце электрода, который будет соприкасаться с металлом.

На что обращать внимание при выборе

Надо понимать, что выбор сварочного оборудования это непростая задача и решают ее в несколько этапов.

1. Необходимо знать марку свариваемых материалов и вид требуемого шва. Так, для обработки стали или нержавейки достаточно аппарата обеспечивающего ручную дуговую сварку. Для сварки обыкновенной стали можно использовать аппараты с переменным и постоянным током. Для работы с нержавеющей сталью необходимо использовать аппараты постоянного тока. Рабочие характеристики сварочного трансформатора позволяют работать с разными материалами.

1. В зависимости от размера тока, аппараты в 200 А, относят к бытовым, а в 300 к профессиональным.
2. В зависимости от типа работы – полуавтоматы, обладающие сложной конструкцией и довольно высокой стоимостью, показывают высокую производительность и простоту в управлении.
3. Инверторы обладают малыми габаритами и весом и широкой возможностью настроек.
4. Немаловажное значение имеет место выполнения работ, в частности, климатические условия.
5. Само собой, принимая решение о выборе аппарата необходимо обращать внимание на компанию – производителя.

Возможные неисправности и ремонт

Сварочная аппаратура, как и любое техническое устройство, всегда может выйти из строя. Существуют некоторые признаки, по которым можно определить возникшие неисправности.

Возможные неисправности

Например, при проведении сварки, постоянно происходит залипание электрода. Это может быть вызвано низким напряжением, неправильной настройкой тока, неправильным выбором электрода и рядом других причин. Отсутствие дуги может быть вызвано перебитым кабелем, перегревом сварочного оборудования и множеством других причин.

Для ремонта сварочного трансформатора необходимо обладать определенными знаниями, то есть необходимо умение читать принципиальные электрические схемы и навык выполнения электромонтажных работ. Именно поэтому имеет смысл при возникновении неисправностей обращаться в мастерскую по их ремонту и обслуживанию.

Трансформатор для контактной сварки – техника безопасности

Опасен может быть даже трансформатор для сварки проводов, который не отличается большими значениями токов. При работе необходимо соблюдать максимальную осторожность и не забывать о технике безопасности. Сначала следует убедиться, что помех для сварки нет, то есть отсутствует оргтехника, телевизор, другие кабели, и даже наличие слуховых устройств может стать помехой для безопасной эксплуатации сварочного трансформатора.

Далее следует обезопасить себя и других людей, которые будут работать с трансформатором, от поражения током. Не редки случаи смертельного исхода от травм, полученных разрядом тока. Соответственно, в работе необходимо использовать резиновые коврики, само изделие и прочие предметы, которые могут находиться под напряжением, брать в руки не стоит. Также нужно следить за тем, чтобы одежда всегда оставалась сухой. Помимо этого, работать во влажном помещении или при влажной погоде запрещено!

Как правильно смонтировать трансформатор

Сварочную аппаратуру необходимо надежно заземлить. Для облегчения жизни, на трансформаторов устанавливают специальные болтовые зажимы с сопроводительной надписью «ЗЕМЛЯ». Классификация по различным признакам Сварочная аппаратура классифицируется по следующим признакам – по фазам, по применяемости. На практике применяют одно и трехфазные сварочные аппараты. Однофазные аппараты, по большей части применяют для выполнения сварочных работ переменным током. Трехфазные применяют на строительных и производственных.

К однофазным относятся аппараты марки ТД. По сути, это трансформаторы с хорошим магнитным рассеиванием и перемещающимися обмотками. Их снабжают механическими регуляторами, выполненными в виде винтовых. Трехфазные аппараты применяют для сварки трехфазной дугой. Такой способ повышает производительность сварки, позволяет экономить электроэнергии, производит выравнивание нагрузки между фазами.

Трехфазный сварочный трансформатор

Трехфазные аппараты применяют для организации многопостовой сварки. В частности, использование такого оборудования позволяет использовать как минимум два электрода одновременно. В конструкцию аппарата вносят некритичные изменения. Такое применение аппаратуры позволяет поднять экономический эффект от сварочных работ.

Прочие компоненты, необходимые для электросварки

Кроме трансформатора, в корпусе сварочного аппарата находятся также регулятор напряжения, внутренний охлаждающий вентилятор и переключатель диапазона силы тока. Остальные элементы находятся извне:

1. Сварочные провода – изолированные медные проводники, которые подводят мощность к свариваемой детали/деталям.
2. Электрододержатель – устройство на конце провода, которое удерживает электрод.
3. Заземляющий провод, который через прикреплённый к изделию зажим, обеспечивает требуемый КПД процесса.
4. Электроды: их выбор определяется назначением операции и видом свариваемого металла, будь то железо, сталь или алюминий. Типичный электрод состоит из стержня, покрытого флюсом, который горит для поддержания дуги. При этом в зоне сварного шва потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Защитная обмазка предотвращает окисление и выгорание основного металла в дуге. Диаметр электрода зависит от мощности сварочного трансформатора.
5. Сварочный щиток, представляющий собой маску, которую надевают для защиты сварщика от яркой вспышки дуги и от искр, возникающих во время сварки. Защитные линзы для дуговой сварки имеют очень темный оттенок, поскольку дуговой разряд вызывает ожоги сетчатки глаза. Наиболее востребованными сварочными щитками считаются самозатемняющиеся сварочные экраны, которые снабжаются линзами с автоматическим затемнением.
6. Сварочные кожаные перчатки, которые достигают высоты 15-20 см над запястьями. Они защищают руки и предплечья сварщика, а также обеспечивают защиту от разлетающихся частиц металла.
7. Фартук, напоминающий кожаную/брезентовую куртку. Он закрывает плечи и грудь сварщика, и используется для защиты от искр.
8. Рабочие ботинки со шнуровкой и высотой не менее 15 см: такая спецобувь гарантированно защитит ноги сварщика от искр и горячего шлака. Ботинки должны иметь изолирующую подошву из материала, который не плавится и не горит.

С такой экипировкой уже можно разбираться в последовательности выполнения сварочных работ. Все необходимые компоненты поставляет компания Стербруст.

Устройство сварочного трансформатора ТДМ

Трансформатор ТДМ включает в свой состав следующие части:

Устройство сварочного трансформатора ТДМ

• металлический корпус;
• клеммы для сварочных;
• штурвал для настройки аппарата;
• магнитопровод;
• первая обмотка;
• вторая обмотка;
• винтовую пару для перемещения частей обмоток.

Принцип работы трансформатора ТДМ

Как уже отмечалось в конструкцию аппарата ТДМ входит магнитопровод, представленный в виде набор стальных пластин и изолированных обмоток. Ток, подаваемый из сети электропитания, попадает на первичную обмотку. В это время вторая обмотка, которая является перемещаемой, должна быть подключена к сварочному электроду и обрабатываемой деталью.

Между обмотками существует зазор, который и определяет параметры сварочного тока и напряжения. Чем больше размер зазора, тем больше сварочный ток. Это достигается за счет рассеивания магнитного поля.

Сварочный трансформатор своими руками

Для изготовления сварочного аппарата своими руками надо понимать его базовые принципы работ. Первым делом необходимо определиться с параметром мощности тока. Для сварки массивных заготовок будет востребована высокая мощность генерируемого тока.

Кроме того, нельзя забывать и о том, что этот параметр жестко связан с тем, какие электроды будут использоваться во время работы. Для работы с металлом от 3 до 5 мм, необходимо использовать электроды 3 – 4 мм. Если толщина металла менее 2 мм, то вполне достаточно электродов 1,5 – 3 мм.

Другими словами, если планируется использование электродов толщиной 4 мм, то сила тока должна составлять 150 – 200 А, а электроды в 2 мм, сила тока должна составлять 50 – 70 А. Дуга формируется за счет использования трансформатора, состоящего из обмоток и магнитопровода.

Расчет сварочного трансформатора

У каждого типа сварки свои требования к трансформационным устройствам. Базовый расчет выполняют на основании разности количества витков на первичной и вторичной обмотке. Для понижающего оборудования работает следующее правило – если существует необходимость снижения напряжения в 10 раз, то количество витков на вторичной обмотке должно быть в 10 раз меньше. Надо отметить, что это правило имеет обратную силу.

У каждого трансформатора имеется так называемый коэффициент трансформации. Он показывает размер масштаба силы тока при переходе с первичной обмотки на вторичную. Руководствуясь этим принципом можно выполнить расчет сварочного трансформатора пригодного для любого типа сварки.

Варианты самодельных устройств

Необязательно покупать сварочник, можно собрать конструкцию сварочного трансформатора своими руками. Для этого применяют один из следующих способов:

1. Используют старый ЛАТР (автотрансформатор). Самое важное в ЛАТРе – это его мощный сердечник тороидальной формы. Таких магнитопроводов берут два экземпляра и наматывают на каждом кольце по обмотке. Одна будет выполнять роль первички, другая – вторички. Наиболее подходящая модель автотрансформатора для такой переработки – ЛАТР 1М, оригинальная обмотка которого может выдерживать ток до 10 ампер.
2. Применяют магнитопровод от старого электродвижка. То, что можно взять от двигателя для изготовления сварочника, – это его статор. Его нужно только освободить от старой обмотки путем ее удаления из пазов и вынуть из корпуса, разбив или разрезав последний. Пластины сердечника после этого следует скрепить шпильками и намотать поверх него новую обмотку. Лучше для таких операций подходят те магнитопроводы движков, которые имеют большой диаметр и маленькую толщину.
3. Переделывают в сварочный трансформаторы от старых цветных телевизоров типа ТС-310 или ТС-270. Эти сетевые преобразователи удобны тем, что имеют крупные размеры, легко разбирающийся сердечник U-образной формы.

Всем, кто знает, какой сварочный трансформатор лучше выбрать среди моделей, представленных на рынке, или имеет опыт изготовления такого устройства, поделитесь навыками в комментариях!