сварочный трансформатор

Типы сварочных аппаратов, описание устройств, достоинства и недостатки

Среди всего строительного оборудования сварочный аппарат занимает особое место хотя бы потому, что ни одна стройка без него не обходится — иного способа надежно соединить металлические конструкции и трубы просто не существует. Что могло бы заменить сварное соединение? Крепление анкерами, болтами или заклепками, соединение труб хомутами — все эти и подобные им способы дают либо временное решение проблемы, либо неприменимы по множеству причин.

Сварочные аппараты бывают разных типов и конструкций:

  • трансформаторы,
  • выпрямители,
  • инверторы,
  • генераторы,
  • полуавтоматы

разобраться в этом многообразии поможет данная статья.

Сварочный трансформатор

сварочный трансформатор

Его задача — понижение напряжения из электрической сети до необходимого уровня (ниже 141 V) и регулировка сварочного тока до желаемых значений.

Конструкция любого трансформатора должна соответствовать ГОСТ 95-77, она включает в себя стальной магнитопровод (сердечник) и две обмотки в изоляции — первичную (подключается к сети) и вторичную (соединена с держателем электродов и объектом сварки). В трансформаторах популярной серии ТДМ первичная обмотка жестко соединена с сердечником, катушки вторичной обмотки удалены от катушек первичной (их по две на каждую обмотку) на некоторую дистанцию. Зажигание дуги требует напряжения на вторичной обмотке в диапазоне 55-60 V, для большинства электродов, применяемых при ручной сварке, достаточно 50 V.

Вращением винта с помощью ручки соединенные с сердечником катушки вторичной обмотки перемещаются по вертикали — выполняется настройка сварочного тока до необходимых параметров. При сближении обмоток (рукоять вращают по часовой стрелке) уменьшаются индуктивное сопротивление и магнитный поток рассеивания, сварочный ток при этом возрастает, обратным вращением достигается его уменьшение. Диапазон регулировки сварочного тока: при параллельном соединении катушек в обеих обмотках — 65-460 А, при последовательном — 40-180 А. Рукоятка на крышке трансформатора предназначена для переключения диапазонов тока.

Что происходит в сварочном трансформаторе при подключении его к сети переменного тока? Поступление переменного тока в первичную обмотку вызывает намагничивание сердечника. Пройдя через вторичную обмотку, магнитный поток сердечника вызывает в ней переменный ток более низкого напряжения, чем поступающий на первичную обмотку. При большем количестве витков на вторичной обмотке напряжение будет более высоким, при меньшем — напряжение ниже.

Величина сварочного тока регулируется посредством управляемого индуктивного сопротивления, изменяющего поток магнитного рассеивания. Способов изменения сварочного тока два: перемещаемые катушки (как в трансформаторах ТДМ), магнитные шунты или витковое (ступенчатое) регулирование; дополнение конструкции трансформаторов реактивной катушкой. Выбор способа регулирования зависит от магнитного рассеивания в данном трансформаторе: при повышенном рассеивании используется первый способ регулировки; при нормальном — второй.

КПД сварочных трансформаторов невысок — редко превышает 80% барьер, их вес внушителен. Проводя сварочные работы с этим оборудованием сложно добиться высокого качества шва, разве что использовать особые стабилизирующие электроды, способные улучшить сварной шов. Однако минусы сварочных трансформаторов компенсируются невысокой ценой (от 6 000 руб.) и их неприхотливостью.

Сварочный выпрямитель

Этот аппарат требует подключения к сети постоянного тока. Конструкция выпрямителя включает в себя блок вентилей, трансформатор и дроссель (в некоторых моделях) — исполнение по ГОСТ 13821-77. Наибольшее распространение получили многофазные выпрямители — их габариты гораздо меньше, чем у трансформаторов, поэтому их проще использовать в сварочных работах. Вентили в конструкции выпрямителей могут быть кремниевыми или селеновыми — первый их тип обладает меньшими размерами, но требует дополнительного охлаждения. КПД селеновых вентилей ниже, но они обладают большей устойчивостью к перегрузкам, чем кремниевые.

Регулировка сварочного тока в выпрямителе выполняется тремя способами: увеличением/уменьшением дистанции между обмотками; с помощью дросселя насыщения; обмоток трансформатора, разделенных на секции. Схемы, по которым собираются сварочные выпрямители — трехфазная мостовая и однофазная мостовая с двухполупериодным выпрямлением. Сборка по первой схеме более распространена, т.к. построенный по ней выпрямитель содержит в конструкции меньшее число вентилей — при этом сварочная дуга горит более устойчиво.

Сварочный выпрямитель крайне неустойчив к перегреву — необходимо постоянно следить за исправностью вентиляторов обдува, иначе сварочный аппарат сгорит. Стоимость сварочного выпрямителя — от 12 000 руб.

Сварочные инверторы

Это наиболее современный тип сварочного аппарата. В отличие от обычных сварочных аппаратов, у которых силовой трансформатор работает на частоте сетевого напряжения 50 Гц, сварочный инвертор использует ток высокой частоты (несколько десятков килогерц). При этом для передачи необходимой энергии требуется трансформатор гораздо меньших размеров и массы, а сварка проходит при постоянном токе хорошего качества, что сказывается и на качестве шва. Обычный сварочный трансформатор на 160 А весит не менее 18 кг, а силовой трансформатор сварочного инвертора на 160 А весит не более 300 граммов и по размерам сравним с пачкой сигарет, при этом вес всего инвертора, с корпусом и всей электроникой, составляет 3–7 кг. Инвертор состоит из выпрямителя, сетевого фильтра, преобразователя в переменное напряжение высокой частоты, сварочного трансформатора, еще одного выпрямителя и управляющей схемы. Сварочный инвертор имеет значительно более широкий, чем у обычного аппарата, диапазон регулировки сварочного тока, что особенно важно при сварке тонкими электродами. Еще один «плюс» — у инверторов, как правило, эта регулировка гораздо точнее и выходные параметры намного стабильнее, что сильно упрощает подбор оптимального режима работы.

Все инверторные аппараты производятся по одной из двух технологий — MOSFET или IGBT.

Технология MOSFET была разработана примерно полвека назад, IGBT — более современная и экономичная — имеет множество преимуществ по сравнению с MOSFET. В Европе, где нормативы по энергопотреблению ужесточаются с каждым годом, найти в продаже MOSFET-инверторы уже невозможно. У нас они пока встречаются довольно часто. Инверторы MOSFET хорошо отработаны, стоят обычно дешевле и, невзирая на больший вес и габариты, все еще достаточно популярны, особенно для выполнения простых работ по сварке черных металлов. Производство компонентов MOSFET обходится дешевле, но и требуется их больше: в инверторе на 200 А можно встретить до 24 одинаковых силовых транзисторов MOSFET и в разы меньшее количество транзисторов IGBT (обычно около десятка). Инверторные аппараты IGBT способны работать при значительно большей частоте (60–85 кГц), чем MOSFET, что еще более снижает вес аппарата. Температура срабатывания термозащиты у IGBT-транзисторов составляет порядка 90 °С против 60 °С у MOSFET, это напрямую влияет на продолжительность непрерывной работы инвертора. Что касается ремонтопригодности, тут мнения «сервисменов» кардинально различаются. Некоторые считают, что компактный и имеющий меньшее количество деталей и силовых транзисторовинвертор чинить проще, другие — что более ремонтопригоден аппарат, выполненный по технологии MOSFET, с более крупными деталями и свободной компоновкой.

К тому же производители выпускают различные IGBT-аппараты, порой со сложной компоновкой и трудным доступом к отдельным деталям. В любом случае, если придерживаться мнения «чем меньше деталей — тем меньше вероятность поломки», следует обратить внимание на инверторы IGBT, к тому же за счет отличных параметров сварочного тока они лучше варят не только черные металлы, но и чугун, и нержавейку. Лидером производсва инверторных сварочных аппаратов является компания Линкольн Электрик(Lincoln Electric).

За счет использования в инверторах электронной системы управления с помощью обратных связей, можно получить выходные характеристики, подходящие для любого способа сварки. Наиболее важны функции Hot Start, Arc Force и Anti-Stick. В начале работы электроника обеспечивает дополнительный импульс тока, что облегчает поджиг дуги (функция Hot Start). Если электрод слишком быстро приближается к детали, функция Arc Force увеличивает сварочный ток, препятствуя залипанию. При залипании ток снижается или отключается, исключая возможность «приморозить» электрод (функция Anti-Stick).

В той или иной мере эти функции присутствуют во всех инверторах,в более дорогих моделях есть возможность их регулировки (например, Hot Start при сварке тонких листов металла не нужен, проще его уменьшить или вовсе отключить).

Недостатки у инверторов тоже есть, но таковыми их назвать можно с большой натяжкой. Следует различать использование инвертора в быту или на производстве.

Основной враг электронных схем — влага и пыль, особенно металлическая. Поэтому не рекомендуется включать его в запыленных помещениях и особенно работать «болгаркой» рядом с включенным инвертором.

Разумеется, при дожде работы следует прекращать, это запрещено правилами техники безопасности, и не только потому, что вредно для аппарата. Профессиональные модели лучше защищены от пыли и влаги, но и стоят соответственно. В любом случае время от времени аппарат нужно открывать и тщательно продувать сжатым воздухом.

Электроника чувствительна к качеству тока, поэтому в схему инверторов включают различные элементы защиты: датчики перегрева, предохранители, иногда — устройства отключения при падении напряжения ниже допустимого уровня, впрочем, практически все аппараты могут работать при напряжении от 170 до 250 В. Для защиты от резкого скачка напряжения (выше 270 В) многие производители устанавливают варисторы («таблетки»), раскалывающиеся при резком повышении напряжения. После этого поврежденный варистор следует заменить, этот ремонт прост и недорог. Если планируется автономная работа от электрогенератора, необходимо подбирать аппарат со встроенным компенсатором перепадов напряжения питающей сети. О его наличии производители предупреждают отдельно, без него инвертор может быстро выйти из строя.

Аппарат не следует хранить зимой в неотапливаемом помещении — электроника требует бережного отношения.

Есть и еще один «недостаток»: работать на трансформаторе или выпрямителе гораздо сложнее, чем на инверторе, зато научившийся работать на «трансе» без проблем перейдет на инвертор, а вот обратный переход гораздо сложнее — придется доучиваться.

Сварочный генератор

Сварочный генератор

Состоит из двух основных элементов — генератора постоянного тока и асинхронного двигателя, установленных в одном корпусе (якорь генератора и ротор двигателя установлены на общий вал). Технические требования к конструкции сварочных генераторов приведены в ГОСТ 304-82.

Сварочные генераторы создаются по нескольким схемам, среди которых наиболее популярны две. Первая — обмотка возбуждения независима, размагничивание происходит через последовательную обмотку. Питание такого генератора выполняется через выпрямитель с селеновыми вентилями от сети переменного тока — образуется магнитный поток, индуктирующий напряжение на щетках генератора, что вызывает возбуждение дуги. Изменяя (переключая) на последовательной обмотке число витков, оператор сварки регулирует сварочный ток до необходимых характеристик.

Вторая по популярности схема сварочного генератора — обмотка возбуждения параллельна, обмотка размагничивания последовательна. Для магнитных полюсов таких генераторов требуется ферромагнитная сталь — они должны обладать остаточным магнетизмом. В качестве источника питания используется бензиновый (дизельный) двигатель.

По своим характеристикам сварочные генераторы далеко не идеальны — они дороги (средняя цена — от 50 000 руб.), имеют сложную конструкцию, их КПД низок (0,7), высок расход электроэнергии (5 кВт/ч на кг расплавленного металла). Однако в полевых условиях без них не обойтись — только бензиновые (дизельные) сварочные генераторы обеспечат зажигание и устойчивость дуги в отсутствии электросети.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

1 × 3 =