Известный многим трансформатор для дуговой сварки по своей сути является преобразователем сетевого напряжения. Он увеличивает переменный ток до величины, обеспечивающей условия получения дугового разряда.
Достичь этого удаётся за счёт понижения питающего напряжения до некоторого значения, что по правилу трансформации позволяет во столько же раз увеличить ток в нагрузочной цепочке. В основе действия трансформатора положен закон электромагнитной индукции.
Принцип работы преобразователя
Для лучшего понимания принципа действия устройства желательно детально ознакомиться с особенностями его конструкции, а также с тем, какие типы сварочных трансформаторов чаще всего применяются на практике. Не будет лишним и внимательное изучение возможности самостоятельного изготовления таких агрегатов.
Назначение сварочного трансформатора состоит в понижении сетевого напряжения до 50-60 Вольт, что позволяет получать значительный по величине ток во вторичной обмотке (прядка тысячи ампер).
Реализации этого принципа способствуют конструктивные особенности трансформаторного устройства. Оно состоит из мощного сердечника с размещёнными на нём двумя рабочими обмотками (катушками).
Имеющиеся на сердечнике катушки электрически изолированы одна от другой, но пронизываются общими силовыми линиями магнитного поля (то есть, связаны за счёт электромагнитного эффекта).
При включении трансформатора в сеть в первичной обмотке появляется небольшой по величине ток, формирующий электромагнитное поле, распространяющее своё действие и на вторичную катушку.
Согласно закону сохранения энергии при преобразовании сетевого напряжения мощность тока в катушке с меньшим количеством витков остаётся той же.
По причине того, что во вторичной обмотке сварочного трансформатора действует меньшее по амплитуде переменное напряжение – на выходе удаётся получить больший по величине нагрузочный ток. Следует напомнить, что мощность равна току, умноженному на напряжение.
Способ управления током в нагрузке
Известные виды сварочных трансформаторов классифицируются по мощности преобразовательного устройства, фазности его подключения и способу управления величиной переменного тока в нагрузке. Мощность и фазность относятся к типовым характеристикам электрооборудования и не нуждаются в специальных пояснениях.
Гораздо больший интерес представляет последний показатель, имеющий принципиальное значение для понимания сути происходящих в трансформаторе процессов. Особенностью конструкции трансформатора для сварочного аппарата является возможность изменять величину тока во вторичной цепи, меняя при этом условия проведения сварки.
Различные варианты исполнения вторичных цепей сварочного трансформатора предусматривают возможность регулировки тока в нагрузке следующими способами:
- изменением импеданса (индуктивного сопротивления) нагрузочной цепи;
- переключением цепей вторичной обмотки с изменением задействованного числа витков;
- за счёт использования принципа фазного регулирования, реализуемого с помощью мощных тиристорных переключателей.
Гораздо реже используется подвижная конструкция вторичной обмотки, благодаря которой удаётся управлять величиной магнитного потока.
Вследствие разнообразия вариантов преобразовательных изделий, при выборе в первую очередь ориентируются на тип регулятора тока сварочного трансформатора.
Так, оснащённые тиристорным блоком преобразователи хоть и считаются более совершенными в сравнении с электромеханическими моделями, однако из-за сложности конструкции они могут чаще выходить из строя.
Самостоятельное изготовление
Перед самостоятельной сборкой сварочного трансформатора, эксплуатация которого возможна в домашних условиях, необходимо вкратце ознакомиться с рядом требований, предъявляемых к этому устройству.
Расчет самодельного устройства
Согласно схемному решению, к вторичной обмотке трансформатора подключаются две толстые медные шины, ответные концы которых подсоединяется к электродному держателю и свариваемой заготовке. За счёт этих подключений образуется замкнутая цепь для сварочного тока, обеспечивающая получение дугового разряда, необходимого для сварки.
Помимо этого необходимо предусмотреть возможность работы самодельного сварочного трансформатора в режиме перегрузок, что требует тщательного расчёта его основных параметров (эти показатели рекомендуется выбирать с небольшим запасом). Чтобы рассчитать трансформатор, нужно определить вначале его требуемую мощность, затем количество витков на первой и второй обмотках.
Расчеты нельзя назвать простыми. В их основу должны быть заложены данные по обмоточным проводам и выбору их сечения, обеспечивающие соответствие входных и выходных параметров заданным характеристикам.
Также следует побеспокоиться о вспомогательных приспособлениях, облегчающих намотку (и перемотку, в случае необходимости) первичной катушки сварочного трансформатора с большим количеством витков.
Использование СВЧ
В отдельных случаях в качестве преобразователя напряжения может использоваться трансформатор от пришедшей в негодность СВЧ печи (микроволновки), в котором достаточно будет заменить лишь вторичную обмотку.
Для самостоятельного изготовления лучше всего выбрать простейший агрегат без встроенной автоматики, в основу применения которого заложено выполнение основных рабочих функций. С таким аппаратом будет проще работать, да и ремонт его в случае необходимости можно произвести без излишних затрат нервов и времени.
Неприхотливость в обслуживании и ремонте изделий этого класса объясняется простотой их конструктивного решения, позволяющей быстро найти пришедшую в негодность деталь и заменить её исправной.
При самостоятельном изготовлении трансформатора следует учитывать и возможность обустройства на его основе сварочного инвертора, получаемого после добавления к трансформатору импульсного модуля.
Относительная сложность конструкции этого устройства полностью компенсируется его лучшими техническими показателями, оказывающими существенное влияние на рабочие параметры сварочной дуги.
Промышленные образцы
Промышленные образцы трансформаторного оборудования представлены на отечественном рынке изделиями под заводским обозначением ТД и ТДМ. Популярностью отечественного покупателя пользуются модели марки ТДМ с величинами сварочного тока 315, 400 и 500 Ампер соответственно.
Данные по потребляемой мощности для этих образцов сварочного оборудования, рассчитанных на работу от сетей 220 и 380 Вольт, колеблются в пределах от 30 до 160 киловатт Ампер.
Особого внимания заслуживает и такой показатель эффективности работы трансформаторного устройства как его внешняя характеристика, представляющая собой зависимость действующего на выходе напряжения от нагрузочного тока.
Её крутизной определяется качество и стабильность образующейся при сварке дуги, а также её взаимосвязанность с действующими токовыми показателями.
Специалисты по сварке рекомендуют при покупке готового оборудования отдавать предпочтение агрегатам с резко падающей выходной (внешней) характеристикой.
При этом для обеспечения оптимальных условий текущего процесса желательно, чтобы характеристика приобретаемого аппарата имела общие точки с аналогичной зависимостью для сварочной дуги.
Серия промышленных аппаратов ТД относится к исключительно однофазной и многопостовой разновидности агрегатов трансформаторного типа. В большинстве конструкций этого класса предусматривается подвижная вторичная обмотка со специальным регулятором тока.
Современные образцы однофазного оборудования, помимо этого оснащаются специальным электролитическим элементом, предназначенным для компенсации индуктивных потерь в проводах (так называемым «конденсатором мощности»).
Как обслуживать
Трансформатор является самым простым и доступным вариантом преобразовательного оборудования, техническое обслуживание которого в домашних условиях занимает минимум сил и времени.
При работе надо следить, чтобы сварочный ток не превышал предельного значения, а обмотки не перегревались. Обслуживание также заключается в смазке механизма регулировки (это можно делать раз в месяц).
Следует проверять надежность контактов, целостность изоляции, подключение заземления сварочного трансформатора, не допускать его загрязнения. Можно продувать устройство струей сухого воздуха, сметающего пыль.
Если сварочный трансформатор стоит на открытой площадке, то надо защитить его от влаги. Вообще излишняя влажность и механические повреждения могут вывести его из строя. Но это относится к большинству электрического оборудования.
При выполнении основных правил эксплуатации, трансформатор прослужит много лет. С его помощью можно будет выполнить большую часть бытовых работ с достаточно высоким качеством получаемых сварочных соединений.
Сварочный трансформатор для выполнения дуговой ручной сварки, а также некоторых типов промышленной сварки считается незаменимым инструментом. Такие аппараты преобразовывают необходимое для них напряжение из общегородской электросети.
Такое оборудование способно понижать напряжение под напряжение холостого хода сварочного трансформатора, обеспечивая тем самым его бесперебойную эксплуатацию.
Разновидности трансформаторной сварки
Сегодня существуют разные виды сварочных трансформаторов, которые отличаются конструктивно, принципом работы. Самым востребованным на рынке среди них, который можно сделать самостоятельно считается трансформатор сварочный для дуговой и контактной сварки.
Трансформатор дуговой сварки
Широкое распространение среди домашних умельцев имеют трансформаторы для дуговой сварки. Этому есть несколько причин:
- надежная и довольно простая конструкция инструмента;
- мобильность;
- довольно обширный рабочий диапазон;
- простота управления;
- хорошая производительность.
Конечно же, кроме многочисленных достоинст, в дуговая ручная сварка постоянного тока обладает и рядом недочетов:
- низкий показатель КПД;
- качество сварного шва полностью зависит от уровня профессионализма самого сварщика.
Трансформатор для ручной сварки обычно используется в процессе проведения разноплановых строительных или ремонтных работ, производства конструкций из металла, соединения отдельных металлических образцов, а также соединения трубопроводных коммуникаций. При помощи дуговой ручной сварки можно осуществлять и резку металла, и его сварку, при этом разной толщины.
Подобного типа инструменты имеют довольно простую конструкцию. Сварочный агрегат включает:
- непосредственно сам трансформатор;
- электродный держатель;
- регулятор тока;
- зажим для массы.
Нужно выделить основной элемент аппарата – трансформатор, который может иметь разную конструкцию. Самыми популярными на сегодняшний день являются самодельные инструменты, оснащенные магнитопроводом П-образной, тороидальной конфигурации.
Вокруг магнитопровода размещаются две обмотки проволоки из алюминия или меди. Толщина проволоки на обмотках зависит от рабочих характеристик агрегата, и количества выполненных витков.
Трансформатор точечной сварки
Подобный тип сварки также называется контактной сваркой. Трансформатор ТС имеет характерные отличия от инструмента, предназначенного под дуговую сварку. Ключевое из них – это технология сваривания металлических образцов. К примеру, плавление дуговой сваркой осуществляется электрической дугой, которая формируется между электродом и свариваемым изделием, то в случае с контактной сваркой производится точечный нагрев свариваемого участка электричеством (для чего используются два заточенных электрода из меди), соединение деталей происходит под воздействием высокого давления (таким образом, металл свариваемых образцов плавится в точке соединения, после чего сливается в одно целое).
Точечная сварка широко используется в автомобилестроении, строительной сфере, для соединения тонких алюминиевых листов, медных образцов, нержавеющей стали, для сварки скруток, создания из арматура каркаса ЖБ конструкций, прочих металлов, для соединения которых необходимо создавать специальные условия.
Конструкция
Каждый домашний мастер старается обеспечить себя самым разнообразным инструментом, в особенности сварочным агрегатом, который является просто незаменимым помощником в хозяйственной деятельности. При этом не исключается возможность собрать такой аппарат самостоятельно. Устройство сварочного трансформатора, сделанного в домашних условиях, может быть самым разнообразным. Такой прибор может использоваться для дуговой, точечной сварки разнотипных металлических изделий.
Автолюбители из трансформатора ТД 500 могут соорудить споттер, который позволит осуществлять в любое время ремонт автомобильного кузова.
У всех сварочных устройств, изготовленных на основе стандартного трансформатора принцип работы идентичный, они отличаются только конструктивными характеристиками. Сварочный полуавтомат имеет настолько простую конструкцию, что его можно сделать даже из обыкновенной микроволновки. Такой инструмент способен функционировать при использовании переменного, постоянного токов, качественные характеристики шва при этом не пострадают.
Схема сварочного полуавтомата включает несколько обязательных деталей, которые точно есть на хозяйстве любого бытового мастера.
Схема трансформатора
Делая самостоятельно трансформатор (споттер), необходимо обязательно сделать расчет. Какие детали включает схема сварочного трансформатора? Любой подобного типа инструмент включает в конструкцию проволоку из меди, намотанную на сердечнике. Число медных проводов для основного аппарата не имеет значения, его можно сделать даже из микроволновой печки.
Общая схема трансформатора должна включать диодный мост. При предназначении агрегата для точечной сварки схема немного сложнее. Здесь, кроме проволоки из меди, диодного моста обязательно наличие конденсаторов, тиристоров, диодов. Эти дополнительные элементы позволят максимально точно осуществлять регулировку тока, плюс качество шва будет намного лучше.
Трансформатор для сварки точечного варианта имеет сложную схему и конструкцию. Какой больше подойдет сварочный инструмент в домашних условиях, конечно же, каждый решает самостоятельно. Главное — точно знать его функциональные обязанности.
В любом варианте трансформатора постоянного тока обязательно предусмотрен сердечник, проволочная обмотка. Эти компоненты несут ответственность за технические характеристики инструмента.
Чтобы верно выполнить требуемые расчеты, нужно первое что сделать – это определиться с показателями: напряжения обмоток, сварного тока.
Расчет трансформатора
Как выполняется расчет сварочного трансформатора?
Как говорилось ранее, сварочные трансформаторы переменного тока включают две обмотки, сердечник, которые несут ответственность за ключевые технические характеристики инструмента. Заранее предполагая напряжение обмоток, силу тока, прочие дополнительные параметры, производятся расчеты сердечника, обмоток, сечения медной проволоки.
При произведении расчетов основанием являются такие параметры:
- U1 – напряжение первичной обмотки, в качестве которого выступает сетевое напряжение, от какого сварка и будет работать (220В/380В).
- U2 – напряжение вторичной обмотки (не более 80В). Напряжение электричества, создаваемое после понижения. Оно необходимо для возбуждения сварочной дуги;
- I – сила тока вторичной обмотки (рассчитывается в зависимости от предполагаемых для выполнения работ электродов, толщины свариваемого металла).
- Sc – площадь сечения сердечника (берется в пределах 45-55 см²). Этот параметр влияет на качество и надежность работы инструмента.
- So – площадь окна сердечника (берется в пределах 80-110 см²). Параметр берется из расчета отвода избыточного тепла, качественного магнитного рассеяния, удобства намотки медной проволоки.
- Рт – плотность тока обмотки (2,5-3A/мм2 – для самодельных трансформаторов). довольно значимый параметр, который отвечает за электрические потери на обмотках инструмента.
Сварочный инструмент своими руками
Чем отличается самодельный трансформатор?
Первичную обмотку самодельных сварочных инструментов обычно изготавливают из медной проволоки, специально для этого предназначенной. К вторичной обмотке требования минимальные, поэтому чаще используется кабель многожильный (берется сечение в пределах 2,5-3,5 см).
На самодельном бытовом агрегате для сварки обмотка выводится стандартно – на медные клеммы, варианты заводского производства, конечно же, имеют более надежные переключатели. Детальная схема сварки постоянного тока, предназначенного для ручной сварки, зависит от разновидности сердечника (тороидальный, стержневой), наличия у домашнего мастера подручных деталей.
Трансформаторы для инвертора отличаются сложностью сборки. В данном случае используется несколько преобразователей для преобразования тока сначала в переменный ток, далее в постоянный ток, но установленного напряжения. Также устройство инструмента усложнено наличием электроники, которая предоставляет возможность намного точнее контролировать сварочный процесс.
Масса трансформатора для сварки переменного тока будет зависеть от марки. Минимальная масса такого инструмента может составлять 3 кг, но на рынке электротехники чаще всего можно встретить аппараты массой не менее 10 кг.
В наше время сварочное дело перестало быть уделом избранных. Сейчас сварочное оборудование можно встретить не только на производстве, но и в дачных домовладениях. Самыми популярными считаются трансформаторные аппараты переменного тока.
Краткое содержимое статьи:
Конструкционное решение трансформаторного оборудования
Устройство сварочного трансформатора достаточно простое – это пара обмоток, намотанных на сердечник. Одна из них первичная, а вторая – вторичная.
Принцип работы аппарата трансформаторного типа состоит в понижении входящего напряжения. Сила тока при этом может составлять порядка 700А, что позволяет осуществлять сварку металлических конструкций. Такой принцип действия характерен для всех разновидностей трансформаторного оборудования.
Хотя сегодня, при использовании современных разработок и технологий удалось добиться создания более идеальных и эргономичных вариаций трансформаторов.
Разновидности трансформаторных аппаратов
Все сварочные трансформаторы принято делить на три вида, у каждого из которых свои сильные и слабые стороны. Выбирая аппарат для сварки трансформаторного типа, нужно знать, чем одна разновидность отличается от другой.
Как показывают фото сварочных трансформаторов, они могут быть:
- С минимальным и нормальным магнитным рассеиванием.
- С повышенным магнитным рассеиванием.
- Тиристорными.
Технические характеристики
Независимо от типа для каждого трансформатора характерен набор конкретных характеристик, определяющих эффективность и качество его работы, а также удобство эксплуатации. Выбирая агрегат, нужно знать, что означает каждая характеристика сварочного трансформатора.
Маркировка. Это первое, на что надо обратить внимание. Маркировка – это зашифрованная запись базовых параметров. Первая буква обозначает источник питания, вторая указывает на тип сварочных работ, а третья – на метод. Четвёртая и пятая – это тип внешней характеристики и число постов.
Значение номинальной силы электрического тока – это 1 или 2 цифры, округлённые до десятых или сотых. Два или одно последних цифровых обозначения – это регистрационный номер.
Далее буквами обозначается допустимые температурные условия. Цифра в конце указывает на уместное расположение. I- значит допустима работа устройства на улице, II – под навесом, III – в неотапливаемой комнате, IV – в помещении с отоплением.
Диапазон регулировки тока. Это одна из главных характеристик любого трансформаторного устройства. Первое, что она обозначает – это то, что регулирование тока возможно, а второе – это наибольшую возможную величину силы тока. Все вместе указывает на возможность применять электроды разных размеров.
Диаметр электрода. Зависит от силы тока оборудования.
Напряжение в электросети. Данная характеристика показывает, какое напряжение обязано быть в сети, чтобы трансформатор нормально работал.
Номинальный ток сварки и рабочее напряжение. Эти параметры очень важны. Номинальный ток – это наибольший показатель тока, который может выдать агрегат. А номинальное напряжение – напряжение, требуемое для того, чтобы сварочная дуга была в устойчивом состоянии.
Продолжительность включения. Это время, которое аппарат трансформаторного типа может находиться в режиме сварки. Данный показатель не оказывает особого влияния на выбор сварочного оборудования.
Потребляемая мощность. Обозначает количество энергии, требуемой для 1 часа работы агрегата. Предпочтительнее остановить выбор на устройстве с минимальным параметром мощности потребления.
КПД. Чем больше данное значение, тем лучше.
Напряжение холостого хода. Оно отвечает за сварочную дугу. Чем оно выше, тем проще создаётся дуга.
Число рабочих мест. Это число человек, которые могут одновременно заниматься сваркой от данного устройства.
Система охлаждения.
Вес и габариты сварочного аппарата.
Начинающему малоопытному сварщику достаточно непросто выбрать подходящую модель сварочного трансформатора, ведь типов аппаратов для сварки довольно много. Поэтому, чтобы сделать правильный выбор, важно знать значение каждой технической характеристики. Если у вас возникли трудности, то лучше обратиться за советом к профессионалу.
Фото сварочного трансформатора
Также рекомендуем посетить:
Сварочный трансформатор представляет собой несложный, но весьма эффективный агрегат для выполнения сварки металлических конструкций. Чаще всего такая техника используется, если нет жестких требований к уровню качества соединительного шва. Долгое время сварочный трансформатор был популярен за неимением более совершенного по конструкции и производительного устройства. Однако даже с появлением таковых (сварочные аппараты инверторного типа) источники переменного тока применяются и сегодня.
Подробнее о назначении
Размягчение металла происходит при высоких температурах, а каждый из видов материалов имеет собственный порог, при котором начинается процесс плавления. Чтобы соединить металлические детали, необходимо использовать источник переменного тока, продуцирующий довольно большие его значения. Как раз для этой цели используется сварочный трансформатор, который понижает сетевое напряжение и повышает ток.
Смотрим видео, устройство и принцип работы сварочного агрегата:
Именно эти свойства позволяют расплавлять металл до нужного состояния, чтобы в результате получилась надежная конструкция. Сварочный трансформатор – всегда основной узел в такой технике, как источник переменного тока. Главные направления, в которых используются подобные агрегаты: аргонодуговая или ручная сварка и автоматизированный процесс с применением флюса.
Статические характеристики устройства
В разных случаях, когда конструкция такого аппарата, как сварочный однофазный трансформатор, отличается, создаются требуемые статические характеристики для работы с материалом определенного рода и толщины.
Статические характеристики устройства
На форму кривой влияет непосредственно вид используемых во время работы электродов, особенности процесса (механизированный или ручной), а также среда (защитный газ, использование открытой электрической дуги или флюс).
Разновидности и конструктивные особенности
Классифицируется сварочный разнотипный трансформатор по различным конструктивным особенностям.
Схема устройство трансформатора
В первую очередь следует сказать, что существуют отличия в конструкции таких агрегатов по роду процесса сварки:
- Агрегаты, используемые для ручной сварки;
- Исполнения техники, которые подразумевают использование флюса, при этом весь процесс полностью механизирован.
Но сварочный разнотипный трансформатор дополнительно подразделяется на группы еще и по фазовому регулированию:
- Аппараты с такими элементами конструкции, как дроссель насыщения или он же, но только с воздушным зазором, характеризуются нормальным уровнем магнитного рассеяния.
- Сварочный разнотипный трансформатор, конструкция которого предусматривает наличие разных по исполнению обмоток, а также импульсивный стабилизирующий элемент или конденсатор, характеризуется амплитудным регулированием с повышенным уровнем магнитного рассеяния.
- Сварочный тиристорный трансформатор также допускает вероятность использования импульсного стабилизирующего элемента.
Основной узел конструкции – сердечник с обмотками: первичной и вторичной. Сетевой переменный ток намагничивает сердечник, куда он переходит по первичной обмотке. В результате создается магнитный поток, который направлен в сторону вторичной обмотки, где индуцируется переменный ток.
Сварочный разнотипный трансформатор может иметь более сложную конструкцию, что напрямую повлияет на возможность регулирования значений электрических составляющих. От числа витков магнитопровода будет зависеть величина основных параметров.
Классификация трансформаторов
Например, чем меньше витков на вторичной обмотке сердечника, тем меньше будет значение напряжения. Сварочные трансформаторы ТДМ имеют по две первичные и вторичны обмотки. Процесс регулирования рабочего тока происходит посредством магнитного рассеяния.
Достоинства и недостатки
Каждый из видов подобной техники имеет свои плюсы и минусы, на что могут влиять конструктивные особенности устройства. Но все они имеют ряд общих достоинств, среди которых:
- Сравнительная простота механизма, а, соответственно, и эксплуатации;
- Высокое качество сварного соединения, вне зависимости от того, используются ли сварочные трансформаторы типа ТДМ или другое исполнение аппарата;
- Практически повсеместное использование;
- Отсутствие жестких требований к результату, так как чаще подобная техника применяется для соединения элементов неответственных конструкций;
- Нет необходимости использовать газовые баллоны.
Однако сварочные трансформаторы ТДМ и прочие исполнения подобной техники имеют несколько основных недостатков. Например, довольно крупные габариты, что порой затрудняет работу. И, опять же, вопрос качества сварного шва.
Смотрим видео, сравниваем трансформатор с инвертором:
Речь идет не о прочности, а о том, что для получения соединения, подпадающего под определенные требования, недостаточно использовать сварочные трансформаторы типа ТДМ или другой аналог. Но все же возможность такой техники работать с материалами разных видов (цветные металлы, разного рода сталь), а также довольно широкий выбор устройств с разным уровнем производительности в некоторых случаях перекрывает собой минусы.
Постоянная составляющая тока
В первую очередь стоит отметить, что данная величина негативно влияет на рабочий процесс, то есть на сварку. Объясняется это тем, что постоянная составляющая тока способствует формированию устойчивого постоянного магнитного поля, что в свою очередь влияет на рост намагничивающего поля. В результате отмечается, что сварочный трансформатор типа ТДМ или другое исполнение отдает меньшую мощность, чем мог бы, а это напрямую влияет на рабочий процесс.
Возникновение такого явления обусловлено сильным различием между физическими свойствами свариваемого металла и электрода, например, если это алюминиевый сплав в первом случае и вольфрам – во втором. Результатом может быть изменение напряжения дуги в разных полупериодах, что приводит к появлению постоянной составляющей тока. Во избежание негативных последствий, необходимо, чтобы в рабочую цепь была подключена конденсаторная батарея.
Коэффициент компенсации реактивной мощности
Обычно коэффициент мощности у таких агрегатов небольших значений. Для того чтобы трансформатор разнотипный для сварочного аппарата имел больший коэффициент мощности, необходимо подключить косинусный конденсатор в рабочую цепь. Это делается на участке с первичной обмоткой. Для определения числового значения коэффициента мощности используется формула:
определения числового значения коэффициента мощности
где Р1Н – величина, именуемая активной мощностью аппарата, под нагрузкой;
P0 – этот же параметр, но при включении режима холостого хода;
Q1X – величина, которая называется реактивной мощностью, под нагрузкой до подключения косинусного конденсатора;
Q1X0 – этот же параметр до подключения конденсатора, но при включении режима холостого хода;
QC – непосредственно мощность самого конденсатора.
Требования, предъявляемые к агрегатам
Сварочные разнотипные трансформаторы типа ТДМ и прочие исполнения должны соответствовать определенным требованиям.
Трансформаторы типа ТДМ
В числе основных из них:
- Статическая характеристика должна в обязательном порядке быть ниспадающей;
- Для обеспечения возможности вторичного и последующего образования дуги поддерживается напряжение холостого хода на вторичной обмотке определенных значений;
- Для работы необходимо обеспечить возможность регулировки рабочего тока.
Во время работы все основные режимы постоянно меняются: холостой ход, подача нагрузки, короткое замыкание. Эта особенность характеризует практически все источники питания.
Таким образом, для реализации поставленной задачи при определенных условиях необходимо использовать наиболее подходящий для этого сварочный разнотипный трансформатор, цена которого может варьироваться. Чтобы избежать негативных факторов, влияющих на эффективность работы и качество шва, следует подключать к действующей цепи дополнительные элементы, например, конденсаторную батарею для снижения риска образования постоянной составляющей тока. Важно также иметь возможность изменять значение рабочего тока, что позволит воздействовать на соединяемые элементы с определенной силой тока.
Сварочный инструмент
Сварочный трансформатор принадлежит к числу несложных, но признанных потребителями аппаратов. Его используют, когда к соединительному шву нет жестких требований. Сейчас на рынке появились более совершенные аппараты, но простые агрегаты не вышли из употребления.
1
Виды сварочных трансформаторов и их устройство
Аппараты бывают дуговыми, у них в основе процесса лежит использование электрической дуги, а также есть аппараты контактной сварки – сильно сжатые детали привариваются импульсным током. По способу регулирования выпускаются агрегаты с дросселем – это первый тип. Второй, самый распространенный вид – разнотипные с регулировкой, которая осуществляется изменениями в обмотках. Третий, самый современный – тиристорные с импульсной стабилизацией.
Водородный сварочный аппарат
Первые два вида регулируют режим изменением параметров. Разнотипные трансформаторы зачастую оборудованы более сложными устройствами для точного регулирования. Тиристорные имеют трансформатор и полупроводниковые регуляторы. Контактные сварочные приборы различаются методами сварки, которая может выполняться по отдельным точкам, по стыкам или цельным швом. Импульс регулируется электронным или релейно-механическим регулятором. Устройство сварочного трансформатора простое, аппарат состоит из:
- трансформатора;
- проводов подвода;
- сварочных проводов;
- держателя электродов.
Разные разработки сварочного трансформатора (далее – СТ) имеют сходные провода и держатели. Аппарат может иметь дополнительные устройства: вентилятор, автомат отключения при перегрузке, ручку, колеса. На работу это никак не влияет, но создает комфортные условия. Большинство сварочных трансформаторов переменного тока укомплектованы одинаковыми деталями с разницей в габаритах. Это позволяет делать устройства одного типа, отличающиеся показателями. Агрегат может комплектоваться выпрямителем для выработки постоянного тока. Аппаратами постоянного тока выполняется качественная сварка, производятся работы с цветными металлами и нержавейкой.
Большинство моделей имеют стальной сердечник из абсолютно одинаковых пластин – магнитопровод. Он может иметь подвижную часть или быть цельным. Пластины изолированы, чтобы увеличить КПД и уменьшить нагрев. Они образуют плотный пакет, стянутый шпильками. Неплотность пакета приводит к вибрации, что на слух воспринимается, как сильное гудение. Ток в трансформаторном сварочном аппарате (ТСА) подбирается плавно или ступенями. При плавном подборе изменяют зазор в магнитопроводе, сопротивление меняется. Ступенчатое регулирование включает в цепь разное количество витков обмоток. Независимо от способа, роль сварщика заключается во вращении рукоятки или переключении коммутатора.
2
Почему электричество соединяет металлы?
Трансформатор понижает сетевое напряжение до требуемого уровня. Предъявляемые к аппарату требования исходят из особенностей материалов для обработки. Под них подбирают принцип действия и комплектацию, детали уточняются в параметрах и регулировке. Во многих случаях требуется очень точная настройка, и устройство аппарата это учитывает. Функциональный принцип работы сварочного трансформатора и его устройство взаимосвязаны.
Вторичная обмотка сварочного трансформатора
Аппарат выполняется обычно с первичной и вторичной обмотками. Напряжение 220 или 380 В подается на первичную. Со вторичной снимается напряжение 30–80 В. Ток увеличивается до 100–700 А, отчего металл плавится и соединяется. В основу ТСА заложена наивысшая отдача мощности. Металлические изделия соединяются между собой при температуре в тысячи градусов, вырабатываемой электрической дугой. Ее появление вызывается коротким замыканием между электродом и металлом. Разряд пробивает воздух, образуется плазма. С уменьшением сопротивления воздушного изолятора увеличивается ток. Чтобы стабилизировать дугу, проводящую ток, поддерживают расстояние между электродом и металлом.
Устройство сварочного трансформатора позволяет изменять силу тока, добиваясь оптимального режима в зависимости от толщины заготовок и вида работ. Постоянство напряжения влияет на стабильность дуги. Малый скачок напряжения ее обрывает, а немного сглаживает скачки регулятор. Используя дополнительные приспособления, можно добиться стабильности электродуги. Перепады гасят фильтры из конденсаторов на входе.
3
Характерные особенности устройств разных типов
Сначала были придуманы аппараты с дросселем для регулировки тока. Модели простые и безотказные, но не лишены недостатков: очень ограниченные характеристики, сильная вибрация, из-за чего сбиваются настройки, и они потребляют много энергии. Более совершенны устройства с реактивной катушкой и дросселем.
Сварочный трансформатор
В разнотипных аппаратах используются магнитные шунты, подвижные обмотки. Такие агрегаты небольшой массы с лучшими характеристиками. Имеются конструкции с неподвижными шунтами и обмотками, сложной магнитной коммутацией. По этому принципу сконструировано много разных разработок, отчего этот вид СТ и получил название разнотипных. Оборудование на тиристорах – новая разработка на полупроводниках. Переменный ток превращается в импульсы. Вначале тиристорные устройства страдали нестабильностью дуги из-за несовершенства полупроводников. Сегодняшние полупроводниковые изделия избавлены от этого недостатка.
Технические характеристики ТСА пребывают в зависимости от конструктивных особенностей. Общие достоинства:
- простое исполнение с минимальным набором деталей без электроники;
- широкий диапазон применения;
- надежная длительная эксплуатация, пригодность для ремонта;
- возможность выбрать аппарат с подходящими параметрами;
- доступные цены.
Сердечник с обмотками
К недостаткам относятся ограниченные возможности. Подобные аппараты потребляют много тока, ими трудно поддерживать дугу и добиться безукоризненного шва. Для работ различного рода больше подходит разнотипный трансформатор. Чтобы добиться качества шва и эффективности, агрегат оборудуют дополнительными устройствами, которые стабилизируют характеристики. Доступность и неприхотливость трансформаторных сварочных аппаратов привлекают потребителей, несмотря на выпуск качественных моделей с лучшими возможностями.
4
Что следует учитывать при выборе – показатели тока
Важный показатель для устройства – это количество фаз. Для однофазных СТ требуется 220 В, их можно включать в розетку домашней сети. Для двухфазных потребуется 380 В. Трехфазные могут работать от 220 или 380 В. В паспорте уточните показатель тока, потребляемого устройством. Далее узнайте сечение проводки и определите по справочнику, выдержит ли она работу ТСА. Автоматы домашней сети должны иметь запас не менее 10 %.
От тока на выходе зависит подбор электродов, свойства металла, с которым можно работать. Еще один параметр – напряжение на выходе. Особенно важно для тех, кто хочет варить автомобильные кузова. Чем ниже показатель (от 30 Вольт), тем тоньше металл можно варить. Потребляемая и выходная мощность указывает на количество электроэнергии, которую использует сварочный трансформатор. Следует обратить внимание на разницу показателей. Если она очень большая, агрегат будет использовать много киловатт и выполнять мало работы. В паспорте режим сварки указан в процентах.
К примеру, 70 % значит, что в течение 10 минут агрегат может 7 минут работать и 3 должен отдыхать.
Трансформаторные аппараты десятки лет исправно служат в сельском хозяйстве, промышленности, дома и в любом месте, где понадобятся. Их простота и дешевизна привлекают людей. В руках умельцев они способны работать с металлом разной толщины. С их помощью изготавливают несложные изделия, ремонтируют технику, соединяют трубы отопления и водопровода.
расчет и ток в первичной и вторичной обмотке
На чтение 19 мин. Просмотров 2.9k. Опубликовано
Современному человеку тяжело представить себе создание и возведение металлических конструкций без использования сварки. Данный метод позволяет качественно и надежно соединять между собой металлические детали.
В результате технология сварки получила широкое распространение и в промышленности, и в быту. Сердцем сварочного аппарата является трансформатор. Его задача заключается в преобразовании электричества сети до необходимого значения.
Роль трансформатора в сварке
Сварочные трансформаторы переменного тока используются в ручной дуговой сварке с применением штучных электродов, в механизированной сварке с использованием флюса и в аргонодуговой для соединения деталей из алюминиевых сплавов.
Назначение заключается в формировании необходимого для сварки значения напряжения, определенных постоянных внешних характеристик и в регулировке сварочного тока.
Требования, предъявляемые к внешним параметрам, определяются на основе таких показателей:
- тип электрода – это может быть плавящийся или неплавящийся стержень;
- характер рабочей среды – открытая дуга, дуга под флюсом, в защитном газе;
- степень автоматизации сварочного процесса – ручная, автоматическая, полуавтоматическая;
- способ регулирования механизма горения – саморегулирование, автоматическое.
Ручная дуговая сварка стержнями с покрытием, аргонодуговая с неплавящимся вольфрамовым электродом, механизированная под флюсом на автоматах с контролем скорости подачи присадочной проволоки в зависимости от величины напряжения дуги – методы соединения металлических деталей, в которых применяется падающая вольтамперная характеристика.
Виды сварочных трансформаторов.Падающая вольтамперная характеристика подразумевает работу аппарата в режиме регулятора сварочного тока. Исходя из технологических и экономических соображений используется плавно-ступенчатое регулирование.
Такой тип управления предполагает две и более ступени регулирования, сочетающиеся с плавным изменением величины тока в каждой ступени.
Жесткая вольтамперная характеристика используется в автоматической сварке под флюсом при постоянной скорости подачи присадочной проволоки, независимо от напряжения дуги.
Источник питания в таком случае работает в качестве регулятора напряжения.
Изменение величины напряжения может быть:
- плавным;
- ступенчатым;
- смешанным.
В зависимости от количества фаз выделяют:
- Однофазный сварочный трансформатор – модель, работающая только при напряжении 220 В.
Предназначен для бытовых нужд. - Трехфазный трансформатор – работает при напряжении сети 380 В.
Такие модели способны обеспечить на выходе большую силу тока, что делает возможным соединение металлических деталей большой толщины.
Устройство трансформатора
Данное устройство является основным прибором, обеспечивающим питание сварочного процесса. Обычно в нем используется понижающий принцип действия. Это связано с тем, что напряжение сети слишком велико и его необходимо понизить до нужной величины.
Естественно, каждый процесс сваривания в зависимости от особенностей материалов требует определенные параметры трансформатора. В результате это отображается в принципе действия и особенностях конструкции трансформатора.
Изменения касаются регулировки параметров. В каждом конкретном случае требуется определенный подход. Например, работа с тонкими металлическими изделиями предполагает точную настройку параметров, чтобы исключить возможность перепалить детали.
Многие модели характеризуются практически одинаковым набором функций и состоят из одних и тех же узлов, а главное отличие между ними заключается в размерах.
В результате становится возможным изготовление однотипных приборов, имеющих различные диапазоны регулировки по максимальному току и напряжению, что, в свою очередь, будет определять и диаметры электродов, с которыми можно работать.
Также в трансформаторе может находиться и . Его главной задачей является преобразование переменного тока сети в постоянный. В результате сварку можно будет выполнять более качественно. В таком случае схема устройства будет включать еще один элемент.
В других случаях устройство трансформаторов может существенно отличаться из-за принципа регулировки напряжения, несмотря на выполнение одних и тех же функций их строение различно.
Устройство сварочного трансформатора.Существует несколько основных вариантов регулировки:
- изменением расстояния между первичной и вторичной обмоткой;
- за счет подвижного шунта, изменяющего расстояние зазора;
- благодаря секционной обмотке.
Что касается простых пользователей, то для них, вне зависимости от варианта устройства, все сводится к простому повороту ручки.
Кроме перечисленных выше особенностей устройства данного прибора, в нем могут быть реализованы и дополнительные элементы, такие как: вентиляция, система автоотключения, средства для перемещения и транспортировки. Тем не менее указанные элементы влияют на комфорт использования прибора, а не на его принцип работы.
Чтобы лучше понять устройство сварочного трансформатора, его лучше рассматривать на примере конкретной модели. Одним из вариантов является сварочный трансформатор ТДМ, выпускаемый в широком модельном ряду.
Данное оборудование применяется для понижения напряжения сети до необходимого значения. Конечно же, для различных режимов и холостого хода необходимо различное напряжение, в связи с чем в этом аппарате имеется возможность регулировки параметров, что позволяет добиться нужных характеристик.
Устройство и обслуживание сварочного трансформатора ТДМ такое же, как и у многих других моделей. По сути данный аппарат является регулируемым источником питания сварочного процесса.
Он позволяет осуществлять сварку тонкого металла и более толстых деталей, в зависимости от параметров техники и режимов. Данный аппарат может быть классифицирован по следующим признакам.
Тип подключения:
- возможность подключения к обычной бытовой сети с обыкновенной розеткой, что делает возможным его использование в домашних условиях;
- трехфазные аппараты являются более сложными в подключении и применяются в основном в промышленных целях, кроме того такие устройства отличаются более высокой мощностью.
Первичная и вторичная обмотка трансформатора.В зависимости от назначения выделяют:
- бытовые аппараты, предназначенные для простых вариантов ручной дуговой сварки, осуществляемой обыкновенными электродами с покрытием;
- промышленные – устройства способные питать сразу несколько рабочих мест одновременно.
Кроме того, существуют и отличия в принципе регулировки напряжения. Выделяют устройства с нормальным рассеиванием магнитного поля, обычно это тиристорные трансформаторы. Такие аппараты применяются в сварке с использованием флюса.
С увеличенным рассеянием существует большее количество моделей, к которым относятся аппараты с подвижным шунтом, подвижной катушкой, а также устройства с секционной обмоткой.
Обычно трансформатор переменного тока имеет следующее устройство:
- первичная обмотка, на которую подается ток из сети;
- вторичная обмотка;
- подвижный элемент замкнутого магнитопровода;
- система подвеса аппарата;
- движущийся винт, позволяющий регулировать воздушный зазор между обмотками;
- рукоять винта управления.
Естественно, приведенное выше устройство не является единственным вариантом исполнения. Это всего лишь один из наиболее распространенных и популярных вариантов трансформатора с подвижными обмотками.
Если необходимо сделать самодельный сварочный трансформатор, тогда нужно, чтобы в нем были реализованы следующие элементы:
- Центральная часть – магнитопровод, изготавливаемый из нескольких пластин, гальванически разъединенных между собой.
Самодельные сердечники делают из электротехнической стали, которую можно взять из «донорской» техники. - Обмотки из изолированного провода размещаются на сердечнике.
Длина провода, его сечение и количество витков непосредственно влияет на характеристики аппарата. - Регулировку тока можно осуществлять, используя различные решения, приведенные ранее.
Речь идет про подвижный шунт, обмотки и т.д. - В целях защиты устройства его помещают в корпус.
- Не стоит забывать и про дополнительные элементы, такие как: вентиляция, ручки для более комфортной транспортировки и т.д.
Можно также соединить два трансформатора своими руками с разделением первичной обмотки на две.
Принцип работы
Принцип работы сварочного трансформатора заключается в снижении напряжения сети до необходимого значения в 60-80 В и повышении силы тока до 40-500 А. Чаще всего такие устройства поддерживают переменный ток. Тем не менее существуют и другие варианты, выдающие постоянный ток. Их называют выпрямителями.
Конструкция трансформатора для сварки.Устройство и принцип действия сварочного трансформатора основаны на едином принципе. После подключения к сети по первичному контуру проходит переменный ток, создающий магнитный поток. В обмотках индуцируется ЭДС, зависящая от количества витков провода.
Так, если намотать на первую обмотку сто витков, а на вторую – 5, то коэффициент трансформации в таком случае будет равен двадцати. В результате после подключения прибора в обычную бытовую сеть, он на выходе будет выдавать одиннадцать вольт, т.е. значение в двадцать раз меньшее, чем в сети.
Изменить нагрузку можно путем изменения зазора магнитопровода. Если зазор будет больше, сила тока уменьшится и наоборот. Количество витков будет определять напряжение вторичной обмотки. Таким образом, такая характеристика сварочного трансформатора, как количество витков, является очень важной.
Работа на холостом ходу
Выше было описано устройство и назначение сварочного трансформатора. Теперь настало время поговорить о таком функционировании агрегата, как холостой ход.
Во время формирования шва, между металлической деталью и электродом, замыкается вторичная обмотка. Под действием электричества металл плавится, в результате чего части заготовки надежно соединяются между собой. После окончания работы вторичная цепь размыкается. Сварка закончена и аппарат переходит в режим холостого хода.
Электродвижущая сила вначале появляется благодаря магнитному полю. Затем ЭДС поддерживается за счет рассеивания.
[box type=”fact”]Электродвижущая сила замыкается между витками катушки в воздушном пространстве и образует показатели холостого напряжения. Холостой ход ограничен величиной в 48 В и считается безопасным для жизни рабочего. Однако в некоторых моделях устройств это значение может быть увеличено и до 70 В.[/box]Если параметры холостого хода превышают установленные величины, тогда используется автоматическое ограничение, которое срабатывает сразу после окончания сварки из трансформатора. Кроме того корпус прибора должен быть заземлен. Такой простой момент увеличит безопасность работы мастера.
Схема конструкции и ее модификации
Помимо стандартного варианта устройства данного аппарата, возможно наличие и некоторых дополнительных узлов, позволяющих в определенной степени усовершенствовать агрегат.
Схема сварочного трансформатора может быть дополнена:
- вторичными намотками;
- конденсаторами;
- стабилизаторами;
- тиристорными фазорегуляторами.
Кроме того, в схему может быть добавлено сопротивление, позволяющее регулировать силу тока, когда разведение катушек уже не дает необходимого результата. Данный вариант устройства сварочного аппарата отлично подойдет для работы с тонким металлом.
Сопротивление может быть выполнено в виде отдельного блока с набором контакторов, задающих необходимую величину Ом.
Стоит отметить, что с того времени, как впервые была открыта электрическая дуга и создан первый сварочный агрегат, прошел не один десяток лет. На протяжении всего этого времени способы сварки, а вместе с ними и оборудование, постоянно совершенствовались.
На данный момент существует несколько вариантов, отличающихся различной сложностью конструкции и принципом работы. Когда речь заходит про возможность изготовить своими руками, то следует выделить два основных наиболее популярных варианта сварки: контактную и дуговую.
Трансформаторы дуговой сварки получили наиболее широкое распространение среди народных мастеров.
Сварочный аппарат на основе трансформатора.Причин данному явлению существует несколько:
- широкий диапазон применения;
- достаточно простая конструкция, отличающаяся высокой надежностью;
- мобильность и простота использования.
Однако подобная модификация обладает и некоторыми недостатками, главным из которых является низкий коэффициент полезного действия и зависимость качества сварки от навыков рабочего.
Ремонтные и строительные работы, возведение металлических конструкций, сварка труб – это лишь некоторые области человеческой жизнедеятельности, в которых ручная дуговая сварка применяется наиболее широко.
Кроме того, данный метод позволяет не только осуществлять соединение различных металлических деталей, но и резать их.
Конструкция подобных агрегатов достаточно проста. Они состоят из трансформатора с первичной и вторичной обмоткой, регулятора силы тока, держателя электродов и зажима массы.
[box type=”info”]Конечно же, главным узлом подобных приборов является непосредственно трансформатор. Конструкция этого элемента может быть различной, однако самым популярным является тороидальный трансформатор с П-образным магнитопроводом.[/box]Такой узел устроен следующим образом: намотка сварочного трансформатора выполнена из медного или алюминиевого провода. Количество витков, а также толщина провода зависит от требуемых характеристик аппарата.
Точечная сварка или, как ее называют, контактная, несколько отличается от дуговой. Естественно, главное различие заключается в самом методе. В дуговом варианте плавление происходит под воздействием электрической дуги, которая появляется между электродом и поверхностью металлической детали.
В происходит локальный нагрев изделия в месте соединения за счет прохождения тока между двумя электродами. Металл в таком варианте также расплавляется и соединяется, однако это происходит только в месте контакта электрода с изделием.
Данный способ соединения металлических заготовок получил широкое распространение в автомобильной промышленности, строительстве и т.д.
Кроме самой методики отличия имеются и в конструкции центрального элемента данного аппарата. В первую очередь тут отсутствуют наплавочные электроды. Вместо них применяются медные заточенные стержни, между которыми устанавливают соединяемые изделия.
Трансформаторы в таких агрегатах отличаются значительно меньшей мощностью. Также наличие конденсаторов в подобном устройстве обязательно, в то время как в электродуговых аппаратах можно обойтись и без них.
Тем не менее в независимости от того, какой трансформатор будет использован, главное знать его характеристики. Также важно понимать, за что они отвечают и как их можно поменять. Ниже в таблице представлены некоторые параметры данного элемента.
| Параметры | Тип трансформатора | |||||||
| СП-1 | ТСП-2 | СТШ-500 | ТС-500 | ТД-500 | ТД-300 | ТД-304 | ТДП-1 | |
| Напряжение сети, В | 220/380 | 220/380 | 380 | 220/380 | 380 | 380 | 380 | 220/380 |
| Номинальный ток, А | 160 | 300 | 500 | 500 | 500 | 300 | 300 | 160 |
| Интервал изменения сварочного тока, А | От 105 до 180 | От 90 до 300 | От 145 до 650 | От 165 до 650 | От 80 до 700 | От 60 до 400 | От 60 до 385 | От 55 до 175 |
| Номинальное напряжение дуги, В | 25 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 35 | 26,4 |
| Напряжение холостого хода, В | 65-70 | 62 | 60 | 60 | 60-76 | 61-79 | 61-79 | 68 |
| Номинальная мощность, кВ*А | 12 | 19,4 | 33 | 32 | 32 | 19,4 | 19,4 | 11,4 |
| КПД устройства | 0,750 | 0,760 | 0,90 | 0,850 | 0,870 | 0,860 | 0,870 | 0,720 |
| Коэффициент мощности cosϕ | 0,46 | 0,6 | 0,53 | 0,53 | 0,53 | 0,51 | 0,6 | 0,65 |
| Размеры, мм | ||||||||
| Длина | 254 | 510 | 670 | 840 | 515 | 692 | 692 | 435 |
| Ширина | 424 | 370 | 666 | 576 | 725 | 620 | 620 | 290 |
| высота | 435 | 590 | 753 | 1060 | 815 | 710 | 710 | 535 |
| Масса, кг | 38 | 65 | 220 | 250 | 210 | 137 | 137 | 38 |
Важной характеристикой является также количество фаз и напряжение сети. В домашних условиях наиболее простым является использование однофазного аппарата, способного работать от бытовой сети. В этой связи именно такие варианты получили наиболее широкое распространение среди умельцев, изготавливающих их самостоятельно.
Однако возможно использование и трехфазного сварочного трансформатора, который питается от сети 380 В. Данная характеристика является основной при создании и проектировании сварочного агрегата.
Номинальный сварочный ток определяет возможности аппарата в сваривании и резке металлических деталей различной толщины. Если речь идет о самодельном трансформаторе, тогда в них величина данного параметра не превышает двухсот ампер. На практике этого вполне достаточно для выполнения практически любых работ, которые могут появиться быту.
Также следует отметить, что большее значение номинального тока приведет к увеличению массы аппарата. Например, промышленный трансформатор, способный обеспечить ток в тысячу ампер, весит около трехсот килограмм.
Соединение металлических изделий различной толщины требует определенного значения силы тока, в противном случае металл попросту не расплавится и не соединится. В этих целях в аппаратах предусмотрено наличие регулятора, позволяющего задавать сварочный ток.
Обычно интервал регулировки определяется потребностями применения электродов заданного диаметра. В самодельных устройствах диапазон значений тока может варьироваться от 50 до 200 ампер.
Соединение металлических заготовок различной толщины с помощью одного и того же устройства требует не только контроля величины номинального тока, но и использования электродов различного диаметра.
Особенности конструкции сварочных трансформаторов.Следует хорошо представлять для себя тот факт, что сварка тонкими электродами требует меньшего значения величины номинального сварочного тока, а работа с толстыми электродами – наоборот, больших величин. Тоже самое относится и к толщине металла.
Как уже было отмечено ранее, сварочный трансформатор работает на понижение напряжения электрической сети. На выходе устройство выдает напряжение порядка восьмидесяти вольт. Так, в дуговой сварке интервал значений варьируется в пределах двадцати-семидесяти вольт.
Важно понимать: данный параметр нельзя регулировать, он задается изначально.
Устройства для предполагают еще более низкое значение напряжения от полутора до двух вольт. Это вполне закономерно, исходя из связи величины напряжения с силой тока. Чем больше ток, тем меньше будет напряжение.
Ключевой характеристикой устройства является номинальный режим работы. Он определяет продолжительность беспрерывной работы, а также время, необходимое для остывания.
В самодельных приборах данный показатель обычно находится на уровне тридцати процентов. Это значит, что в течении десяти минут можно беспрерывно работать только три минуты, а остальное время аппарат должен «отдыхать».
Потребляемая и выходная мощность – не столь важные параметры. Тем не менее на их основе можно рассчитать коэффициент полезного действия. Естественно, чем меньше различие в данных характеристиках тем выше производительность.
Напряжение холостого хода является важным критерием для дуговой сварки. При более высоких значениях этого параметра вызвать дугу проще. Выше уже упоминалось о том, что обычно данное значение не превышает восьмидесяти вольт.
Обойтись без принципиальной схемы данного устройства при его самостоятельном изготовлении просто невозможно. По большому счету в конструкции прибора не должно возникнуть особых трудностей, особенно если речь идет про дуговой метод соединения изделий.
С развитием микроэлектроники и электротехники схема трансформатора совершенствовалась. В интернете можно без проблем найти принципиальную схему данного узла. На ней обязательно будут присутствовать различные диодные мосты, регуляторы и, возможно, блоки сопротивления.
Что касается схемы, соответствующей аппарату точечного соединения металлических заготовок, то она существенно сложнее. На ней можно встретить конденсаторы, тиристоры и диоды. Все эти элементы позволяют более тонко контролировать силу тока, а также время сварки.
Существует множество различных схем. Ознакомиться с ними можно как во всемирной паутине, так и в специализированных журналах или книгах.
Расчёт
Ранее уже говорилось о том, что трансформатор для сварки состоит из сердечника, первичной и вторичной обмотки. Именно эти узлы и определяют основные рабочие параметры прибора.
Необходимо заранее определиться с тем, какими должны быть напряжение на обмотках, номинальный ток и т.д. Основываясь на этих значениях следует провести расчет обмоток, сердечника и сечения провода.
В расчете необходимо использовать такие величины, как:
- напряжение сети, являющееся напряжением первичной обмотки U1;
- напряжение вторичной обмотки U2, величина которого не должна быть меньше восьмидесяти вольт;
- номинальная сила тока вторичной обмотки I, определяемая исходя из толщины металла и электродов, с которыми предстоит работать;
- сечение сердечника Sc, площадь которого определяет надежность прибора;
- площадь окна сердечника So выбирается исходя из расчета хорошего магнитного рассеяния, отвода избытка тепла и удобства намотки провода;
- плотность тока А/мм2 – важный параметр, определяющий электропотери в обмотках.
Чтобы лучше представлять специфику расчета параметров трансформатора, следует рассмотреть весь этот процесс на примере. Предположим, что известны следующие данные: U1=220 В, U2=60 В, I= 180 А, Sc=45 см2, Sо=100 см2, и плотность тока 3 А/мм2.
В первую очередь следует определить мощность: P = 1,5*Sс*So = 1,5*45*100 = 6750 Вт или 6,75 кВт.
Затем устанавливается необходимое количество витков в первичной и вторичной обмотке. Данное значение определяется из количества витков на один вольт: K = 50/Sс = 50/45 = 1,11; и максимальной силы тока на первичной обмотке: Imax = P/U = 6750/220 = 30,7 А.
После того, как будут получены значения данных параметров, можно определить количество витков на вторичной обмотке: W2 = U2*K = 60*1,11 = 67 витков.
Расчет витков в первичной обмотке рассчитывается по другой формуле, которая будет указана ниже.
[box type=”info”]Нередко в случае необходимости расчета тороидального трансформатора определяют ступени регулирования силы тока. Это необходимо для вывода провода на определенном витке. Определить такую характеристику можно по формуле : W1ст = (220*W2)/Uст.[/box]Но для начала следует установить напряжение каждой ступени. Сделать это можно исходя из простого соотношения U=P/I.
Конструктивные особенности сварочного трансформатора.Например, нужно сделать четыре ступени на 90, 100, 130 и 160 ампер. Мощность устройства составляет 6750 Ватт. Воспользовавшись приведенным соотношением, получим: 75, 67,5, 52, 42,2 вольт. Затем данные подставляются в выражение для ступеней.
В результате получим такие значения: 197, 219, 284, 350 витков. К последней величине следует добавить еще 5 процентов. В результате количество витков составит 385.
В конечном итоге нужно определить сечение провода на обмотках. Чтобы получить это значение необходимо максимальный ток обмотки разделить на плотность тока.
Приведенный выше расчет достаточно прост. Он не вызовет труда ни у одного мастера. Однако порой даже на такие простые вещи не хочется терять время. Также всегда существует вероятность того, что в каком-то действии может быть допущена машинальная описка или опечатка, что приведёт к серьезным последствиям.
Обезопасить себя и сберечь время поможет онлайн калькулятор, позволяющий произвести все описанные выше расчеты автоматически.
После того, как будут произведены все расчеты и при наличии схемы, можно приступать к сборке устройства. Сложной работу не назовешь, однако она потребует определённой усидчивости. Это связано с необходимостью четкого подсчета количества витков.
Выше уже говорилось о высокой популярности именно тороидального варианта устройства, однако далее будет рассмотрен случай трансформатора с П-образным сердечником. Данная модификация отличается большей простотой, именно поэтому она и выбрана.
В первую очередь необходимо изготовить каркасы для обмоток. В этих целях можно использовать текстолитовые плиты. Данный материал нетрудно найти, так как он широко применяется при создании плат. Из них собираем каркасы и изолируем их термостойкой изоляцией. Затем делаем обмотку.
После того, как будет уложен слой, его необходимо заизолировать и только после этого приступать к укладке следующего. По завершению данного процесса на концах отводов закрепляются медные болты.
После формирования обмотки собирается магнитопровод. В качестве материала используется железо, созданное специально в этих целях. Металл характеризуется определенными значениями магнитной индукции, и неправильная марка стали способна все испортить.
[box type=”fact”]Металлические пластины для сердечника можно снять со старых устройств или приобрести по отдельности. Сами пластины имеют толщину около одного миллиметра, и сборка всего сердечника потребует лишь терпеливого соединения всех пластин в единое целое. По завершению следует проверить все обмотки тестером на предмет ошибок.[/box]Высококачественный самодельный трансформатор может не получиться с первого раза. Виной этому могут быть различные ошибки связанные с неправильными расчетами и отсутствием практики сборки подобных устройств.
Если процесс расчета можно существенно упростить с помощью онлайн калькулятора, то опыт можно получить только методом проб и ошибок. Со временем, после нескольких попыток, создание высококачественного устройства своими руками уже не будет представлять особого труда.
Итог
Трансформатор является центральным узлом любого сварочного аппарата. Его главная задача – снижение напряжения и одновременное повышение силы тока до необходимого значения. Благодаря этому становится возможным соединение металлических изделий между собой.
Устройство сварочного трансформатора является достаточно простым. На данный момент в интернете можно найти большое количество схем реализации данного элемента. Так что его можно собрать даже в бытовых условиях. Однако для этого необходимо правильно выполнить расчет сварочного трансформатора.
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:
| Бренд | ПАТОН | |
| Входное напряжение, В | 220/380 В | |
| Плавкая вставка | Отсутствует | |
| Мощность, кВт | 16,3 | |
| Используемое напряжение при холостом ходе | 65 В | |
| Ток регулируется в пределах | 70-260 А | |
| Диаметр присадочного материала, мм | 2-5 | |
| Продолжительность включения | 20% | |
| Габариты, мм | 424-275-425 | |
| Масса, кг | 49 кг | |
| Страна производитель | Украина | |
| Бренд | Kaiser | |
| Входное напряжение, В | 220-380 | |
| Плавкая вставка | отсутствует | |
| Мощность, кВт | 3,5 | |
| Используемое напряжение при холостом ходе | 48 В | |
| Ток регулируется в пределах | 60-200 A | |
| Диаметр присадочного материала, мм | 2-4 | |
| Масса, кг | 23 | |
| Класс электрозащиты | IP21 | |
| Страна производитель | Германия | |
| Бренд | Intertool |
| Входное напряжение, В | 220-380 В |
| Плавкая вставка | Отсутствует |
| Мощность, кВт | 6,5 |
| Ток регулируется в пределах | 55-160 А |
| Диаметр присадочного материала, мм | 2-3.2 мм |
| Масса, кг | 17,5 кг |
| Страна производитель | Китай |
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.
