Сварочный трансформатор - устройство, принцип работы и виды

Сварочный трансформатор устройство, принцип работы аппарата

Сварочный трансформатор – одно из самых надежных и простых сварочных устройств. В статье расскажем о его устройстве, принципе работы, что стоит знать перед покупкой трансформаторного аппарата и на какие модели обратить внимание.

Тот, кто имеет свой дом, знает, как часто приходится заниматься ремонтом, что-то конструировать или строить. Поэтому в хозяйстве обязательно должны быть различные инструменты. Нередко приходится выполнять операции с металлом: отрезать, соединять его. Иногда можно обойтись простыми скрутками, болтовыми соединениями, но в некоторых случаях единственным вариантам остается сварка. Самый простой способ в этом случае – электродуговая сварка, а самый доступный и надежный аппарат – это сварочный трансформатор.

Трансформаторный агрегат хорош тем, что работает от любой розетки, где имеется стандартное переменное напряжение, а внутренняя схема сварочника настолько проста, что там абсолютно нечему ломаться.

Виды сварочных трансформаторов

В продаже можно встретить такие сварочные аппараты трансформаторного типа, выпускаемые серийно:

  1. Агрегаты с регулированием амплитуды, у которых нормальное магнитное рассеяние, а дроссель имеет воздушный зазор.
  2. Сварочники на переменном токе с регулированием амплитуды, у которых увеличенное магнитное рассеяние – обмотки в подвижном состоянии или разнесенные, имеющие реактивный характер, магнит подвижный или шунт, который подмагничивается, со стабилизацией конденсаторной или импульсного типа.
  3. Тиристорные модели, где регулируется фаза – стабилизация выполнена по импульсному типу либо методом подпитки.

В первых двух категориях сварочных трансформаторов бытовой или профессиональной комплектации регулировка амплитуды осуществляется за счет изменения трансформаторного сопротивления или при помощи регулировки напряжения, когда холостой ход. Форма однофазного сигнала, а именно синусоида, остается неизменной.

Сварочные трансформаторы-тиристорники имеют в своей схеме фазорегулирование. Основные типы таких агрегатов работают по принципу преобразования синусоиды сигнала в форму, близкую к импульсам разных чередующихся полярностей.

Устройство оборудования

  1. Металлический корпус прямоугольной формы, где по всем сторонам имеются продольные отверстия для циркуляции воздуха при охлаждении.
  2. Крышку, на которой расположен элемент регулировки сварочного тока.
  3. Сам трансформатор с двумя обмотками первичного и вторичного назначения с магнитопроводом или сердечником замкнутой конструкции, регулировочным винтом, по ленточной резьбе которого перемещается ходовая гайка с закрепленной на ней обмоткой.
  4. Рукоять, связанную с регулировочным винтом и служащую для управления зазором.
  5. Клеммы или зажимы для подключения к сварочному агрегату силовых кабелей с держателем электрода и общей клеммой.

Магнитопровод

Целью объединения пластин в одну группу является способ предотвращения появления в сердечнике токов, противодействующих магнитной индукции и таким образом ослабляющих ее.

Как снизить шумы сварочного трансформатора? При прохождении токов большой величины в обмотках трансформатора за счет сильного магнитного поля пластины сердечника начинают издавать гул. Чтобы его уменьшить, необходимо как можно сильнее стянуть пластины.

Принцип работы сварочного трансформатора

  1. При подаче на обмотку первичного типа высоковольтного переменного напряжения в ней образуется поток магнитного поля, который имеет переменный характер.
  2. Этот магнитный поток пронизывает сердечник. Последний в свою очередь передает поле на вторую обмотку, при этом снижая потери магнитной индукции в пространстве.
  3. Магнитная индукция наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу (ЭДС), которая заставляет электроны металла перемещаться, то есть получается электрический ток.
  4. Так как витков во вторичной обмотке меньше, чем в первичной катушке, напряжение на выходе трансформатора падает, а ток возрастает.
  5. При замыкании электрода о заготовку возникает электрическая дуга, которая и переносит частицы металла с электрода на свариваемые детали.

Кроме режима сварки, когда сварочный трансформатор находится под нагрузкой, схема сварочного трансформатора может быть в режиме холостого хода.

Холостой ход

Чтобы этого избежать, металлический корпус агрегата всегда должен быть заземлен. Также в некоторых моделях сварочных трансформаторов ставят блок защиты от возрастающего тока холостого хода. Включение этого блока происходит сразу по завершении сварочной операции.

Какие характеристики учитывать при покупке

Помните! При покупке сварочного аппарата на базе трансформатора нужно осознавать, что этот прибор хорош своей простотой, но редко можно получить на нем красивый сварной шов. Поэтому недорогие аппараты такого типа подойдут только для бытовых нужд без претензий на профессиональную сварку. Если же брать серьезные трансформаторные агрегаты с системой стабилизации дуги, то они будут прилично стоить и должны себя оправдывать.

Осуществляя выбор сварочного оборудования, смотрят на следующие параметры:

  1. Величину сварочного тока, которая у слабых бытовых моделей не более 200 ампер, у полупрофессиональных будет доходить до 300 ампер, у мощных производственных моделей превышает отметку в 300 ампер.
  2. Толщину электрода и тип, с которым способен работать аппарат. Для сварки тонкостенных и средних по толщине металла заготовок подойдет сварочник, работающий с 2- и 5-миллиметровыми электродами, для сварки толстых стенок агрегат должен иметь возможность плавить электроды диаметром свыше 5 мм.
  3. Мощность потребления и выходная КПД. Более мощные трехфазные агрегаты чаще используют как промышленное оборудование.

Популярные модели

PRORAB FORWARD 180 – дешевый маломощный сварочный трансформатор для работы с чугуном и сталью. На нем применяют электроды диаметром не более 4 мм, мощность сварного тока не превышает 180 ампер. Запитывать устройство можно от 380 и 220 В. Производитель укомплектовал сварочник силовыми проводами с крокодилом и держателем электродов, щитком для защиты лица, щеткой по металлу и удалителем шлака.

Читайте также:  Как установить подогрев сидений на Ладу Калина своими руками

ELITECH АС 200Т – сварочный трансформатор полупрофессиональной категории с питанием от сети любого типа. Мощная модель (в пределах 10 кВт), которая рассчитана на продолжительную непрерывную работу с выдачей максимального тока 200 ампер. Допустимо работать тонкими электродами от 1.6 до 4 мм толщины. Пользователи отзываются о сварочнике как об очень неприхотливом устройстве.

Изучите продукт! Самое лучшее при выборе сварочного трансформатора – изучить наиболее удачные технические параметры для такой категории устройств и сопоставить их с параметрами реальных моделей, предлагаемых на рынке.

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!

Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия

Главная страница » Сварочное оборудование » Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия

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
  • Принцип действия
    • Полезное видео
    • Магнитопровод
    • Ограничитель холостого хода

Устройство сварочного трансформатора

Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:

  1. В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
  2. Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:
  • изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
  • согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
  • применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.

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

Органы управления сварочным трансформатором. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

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

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

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы СТ, давайте, хотя бы в самых общих чертах, рассмотрим физические процессы, происходящие в однофазном двухобмоточном трансформаторе. Для иллюстрации этих процессов воспользуемся рисунком.

Физические процессы в трансформаторе. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Электромагнитная схема такого трансформатора состоит из двух обмоток (первичная и вторичная), размещенных на замкнутом магнитопроводе. Последний выполнен из ферромагнитного материала, что позволяет усилить электромагнитную связь между этими обмотками. Происходит это за счёт уменьшения магнитного сопротивления контура (замкнутой цепи), по которому проходит магнитный поток трансформатора (Ф).

Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке. При подключении к источнику электропитания, в первичной обмотке появляется переменный ток i1. Этот электрический ток создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные электродвижущие силы (далее – ЭДС): е1 и е2.

Эти ЭДС, согласно закону Максвелла, пропорциональны числам витков N1 и N2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt. Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора (они обычно не превышают 3…5 % от номинальных значений U1 и U2), то можно считать: e1≈U1 и e2≈U2. Тогда, путём несложных математических преобразований, можно получить связь между напряжениями и количеством витков обмоток: U1/U2 = N1/N2.

Таким образом, подбирая числа витков обмоток (при заданном напряжении U1) можно получить желаемое напряжение U2:

  • при необходимости повысить вторичное напряжение – число витков N2 берут больше числа N1. Такой трансформатор называют повышающим;
  • при необходимости уменьшить напряжение U2 – число витков N2 берут меньшим N1. Такой трансформатор называют понижающим.
Читайте также:  Как проходит экзамен в ГИБДД в 2019 году основные нововведения

Теперь мы можем, непосредственно, рассмотреть принцип действия СТ. Как сказано выше, он заключается в преобразовании входного напряжения (220В или 380В) в более низкое, которое в режиме холостого хода равно примерно 60В. Когда мы рассматриваем сварочный трансформатор, принцип работы будет очевиден после знакомства с компоновкой и функциональной схемой СТ.

Компоновка узлов СТ (в качестве примера предлагается агрегат серии «ТДМ») представлена на рисунке.

Устройство сварочного трансформатора. Ист. http://stroysvarka.ru/kak-ustroen-svarochnyj-transformator-dlya-poluavtomata/.

Пояснения к схематическому изображению сварочного трансформатора:

  • 1 – первичная обмотка трансформатора. Выполнена из изолированного провода;
  • 2 – вторичная обмотка не изолирована («голая» проволока) для улучшения теплопередачи. Кроме того, для улучшения охлаждения имеются воздушные каналы;
  • 3 – подвижная часть магнитопровода;
  • 4 – система подвеса трансформатора внутри корпуса агрегата;
  • 5 – механизм управления воздушным зазором;
  • 6 – ходовой винт. Основной элемент управления воздушным зазором;
  • 7 – рукоятка привода ходового винта.

Функциональная схема такого СТ представлена на рисунке.

Функциональная схема сварочного трансформатора с зазором магнитопровода. Ист. http://www.studfiles.ru/preview/3997689/.

Трансформатор состоит из:

  1. магнитопровода с зазором б;
  2. первичной обмотки I;
  3. вторичной обмотки II;
  4. обмотки реактивной катушки IIк.

Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением величины зазора в магнитопроводе. Размер зазора влияет на изменение магнитного сопротивления контура и, соответственно, величину магнитного потока, который и создаёт в обмотках электрический ток:

  • при необходимости уменьшить величину сварочного тока – величину зазора увеличивают;
  • при необходимости увеличить величину сварочного тока – величину зазора уменьшают.

Полезное видео

Посмотрите небольшой обучающий ролик об устройстве и принципе действия трансформатора:

Магнитопровод

Магнитопровод сварочного трансформатора представляет собой пакет пластин из трансформаторной стали. Вызвано это тем, что под воздействием магнитного потока в нём наводятся вихревые замкнутые электрические токи (в честь французского физика, их открывшего, названы: токи Фуко). В соответствии с правилом Ленца, магнитное поле этих токов стремиться уменьшить индукцию поля его создавшего, т. е. полезного. В результате:

  1. уменьшается КПД СТ;
  2. токи Фуко нагревают материал сердечника.

Для уменьшения этого влияния принимаются меры по уменьшению этих токов. Поэтому, как было сказано выше, магнитопровод и представляет собой пакет пластин. Поверхности пластины имеют хорошую электроизоляцию (они имеют оксидное изоляционное покрытие) и, кроме этого, часто дополнительно покрываются электроизолирующим лаком. Благодаря этому, они не представляют собой сплошной проводник, что существенно уменьшает величину токов Фуко.

Пластины между собой стягиваются шпильками в плотный пакет. Если этого не сделать (или стянуть неплотно), то они вибрируют с частотой колебаний тока в источнике питания: 50 Гц. В результате, СТ «гудит» с такой частотой.

Ограничитель холостого хода

Ограничитель напряжения холостого хода СТ применяется, в соответствии со своим наименованием, для автоматического ограничения этого параметра. Он уменьшает индуцированную при размыкании вторичной обмотки ЭДС до безопасного значения не позже, чем через одну секунду после разрыва сварочной цепи. На картинке изображена популярная модель ограничителя напряжения холостого хода однофазных сварочных трансформаторов «ОНТ-1».

Ограничитель напряжения холостого хода СТ «ОНТ-1». Ист. http://kiev.kv.besplatka.ua/obyavlenie/ont-1-ogranichitel-napryazheniya-holostogo-hoda-f1bc31.

Принцип действия ограничителя следующий. Мы уже знаем, что в случае разрыва сварочной цепи, резко изменяется величина магнитного потока в магнитопроводе. Это, в свою очередь, приводит к резком скачку ЭДС самоиндукции. Резкий рост величины электрического напряжения может стать причиной аварии СТ или поражения током сварщика. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора уменьшает эту ЭДС до безопасного значения – не более 12 В.

Смотрите больше информации про сварочные трансформаторы здесь.

Каким должно быть напряжение холостого хода сварочного инвертора?

Напряжение холостого хода сварочного инвертора – это напряжение между положительным и отрицательным выходными контактами устройства при отсутствии дуги. У сварочного инвертора в исправном состоянии оно должно находиться в пределах, указанных в инструкции производителя. Обычно это напряжение от 40 В до 90 В. Такой номинал обеспечивает легкое зажигание дуги при сварке металла. Это создает и безопасность работы сварщика.

Схема сварочного инверторного полуавтомата.

Напряжение холостого хода: как возникает и на что влияет

Напряжение холостого хода получается путем преобразования напряжения питающей сети (220 В или 380 В, 50 Гц) в двух последовательных преобразователях, сначала в напряжение постоянного тока, а затем в переменное частотой 20-50 кГц. Затем высокочастотное напряжение подается на регулятор, поддерживающий необходимую величину напряжения на выходных клеммах и заданную силу тока при зажигании дуги.

Преобразование тока в сварочном инверторе.

Многие считают, что этот параметр влияет только на легкость зажигания дуги, чем выше напряжение, тем легче зажигается дуга. Условия работы сварщиков при монтаже конструкций далеки от идеальных. Случайное касание токоведущих частей с завышенным напряжением может привести к несчастному случаю.

У многих моделей инверторов напряжение холостого тока и сила рабочего тока находятся в прямой зависимости. При сварке металла, покрытого толстым слоем ржавчины или краски, дуга зажигается с трудом.

Если в этой ситуации увеличить напряжение холостого хода, то рабочий ток окажется избыточным, и вместо качественного соединения металла могут образоваться шлак и поры.

Читайте также:  Марки бензина обозначения и описание топлива

На чем отражается правильность подбора режима

Правильно установленный режим холостого хода обеспечивает качественное сгорание электрода и четко выраженный капельный перенос металла в сварную ванночку, образование надежного соединения с проваром корня шва. Образование брызг при поджоге и разрыве дуги минимальное, поверхность свариваемых деталей в зоне шва почти не требует дополнительной очистки. Одним из основных признаков правильно подобранного режима является характерный шипящий звук при горении дуги.

Трехфазный сварочный выпрямитель с регулировкой напряжения холостого хода секционированием витков обмоток трансформатора.

В некоторых моделях сварочного инвертора реализована дополнительная защитная функция от поражения сварщика электрическим током при повышенном напряжении холостого хода. Аппарат автоматически снижает напряжение до безопасной величины при возникновении нештатной ситуации и восстанавливает при исчезновении. Аппараты с увеличенным напряжением холостого хода используются при сварке электродами с тугоплавкой обмазкой, применяемыми для работы со специфическими сплавами.

Определенные модели инверторов для лучшего зажигания дуги оснащены схемой сварочного осциллятора. Такие устройства использовались на трансформаторных сварочных аппаратах с переменным и постоянным током. Осциллятор преобразует питающее напряжение сети в напряжение 2,5-3 кВ с частотой 150-300 кГц и выдает его на выходные клеммы импульсами длительностью в несколько десятков миллисекунд. Осциллятор состоит из повышающего низкочастотного трансформатора, подключенного к колебательному контуру, и разрядника с вольфрамовыми контактами. На выходе стоят конденсаторы, пропускающие токи высокой частоты и ограничивающие ток низкой частоты от сварочного аппарата.

В таких устройствах еще предусмотрена защита от поражения электрическим током. Потребляемая мощность осцилляторов составляет 250-300 Вт, что незначительно увеличивает общую потребляемую мощность сварочного инвертора. Осцилляторы можно приобрести в виде отдельного блока или изготовить самостоятельно.

Возможные неполадки в работе и их причины

Причины возникновения неполадок в работе инвертора могут возникнуть по причине:

  • неисправности самого инвертора;
  • неудовлетворительного состояния сварочных кабелей и цепи питания устройства.

Функциональные возможности сварочного инвертора.

Температурная деформация и напряжение на выходе устройства находятся в неразрывной связи. Из-за скачков напряжения изменяется температура горения дуги, металл либо не прогревается до необходимой температуры, либо сгорает, образуя шлак и поры. Способы устранения неполадок зависят от обнаруженной неисправности. Самой простой причиной может быть плохой контакт в соединениях сварочных кабелей с крокодилами и штекерами для подключения к инвертору. Он ведет к появлению деформаций при сварке. Обычно такой дефект проявляется в резких непериодических скачках сварочного тока, самопроизвольном затухании дуги, что может привести к некачественному соединению, деформации и напряжению при сварке деталей от неравномерного нагрева.

Способ устранения прост и может быть выполнен самостоятельно. Для устранения необходимо снять защитные изоляционные ручки, отсоединить кабель и осмотреть места соединения. При наличии окислов и следов нагрева нужно зачистить поверхности наждачной шкуркой и собрать, тщательно затянув соединительные болты. Кабели с подломленными или оборванными жилами и поврежденной изоляцией необходимо заменить на аналогичные. Длину кабеля лучше сохранить прежнюю. Многие модели инверторов рассчитаны на строго определенную нагрузку по индуктивному сопротивлению и при изменении длины кабеля могут изменить параметры работы.

Следующая причина может быть в неисправности самого устройства. Для определения работоспособности аппарата необходимо замерить прибором напряжение на выходных клеммах инвертора и напряжение в питающей сети. При нормальном сетевом напряжении низкое напряжение на выходе инвертора будет свидетельствовать о неисправности устройства. Ремонт инвертора лучше доверить специалистам из сервисного центра.

Если напряжение на выходе инвертора находится в допустимых пределах при нормальном напряжении питающей сети, следует тщательно проверить цепь подачи питающего напряжения на устройство от вводной точки электроснабжения или прибора учета. Минимальная потребляемая мощность устройств в режиме сварки находится в пределах 4-5 кВт. Необходимое сечение подводящих проводов из меди при такой мощности должно быть не менее 2,5 мм 2 с длительно допустимым рабочим током 25 А по всей цепи питания. Кабель с меньшим сечением будет быстро нагреваться, на нем будут возрастать потери напряжения.

Обязательно необходимо проверить качество всех соединений по цепи питания. Слабая скрутка или другой вид некачественного соединения тоже могут создавать проблемы при сварочных работах и привести к возгоранию. Разъемные соединения из пары вилка-розетка должны быть нового типа с увеличенным диаметром электропроводящих штифтов на вилках. Вилки старого типа не выдерживают нагрузки при длительных режимах работы. Розетки тоже должны быть соответствующего типа. Длина подводящих питание линий не может быть больше 50 м, если иное не указано в технической документации на устройство.

В сельской местности часто наблюдается нештатная работа инверторов из-за перегруженных общих линий электропроводки и заниженного напряжения сети.

Если при попытке зажечь дугу питающее напряжение падает до недопустимо низкого значения в точке ввода, это свидетельствует о недостаточной пропускной способности общей линии и ее перегрузке.

Иногда в такой ситуации могут помочь стабилизаторы напряжения. Эффективность работы стабилизаторов также зависит от нескольких причин и не всегда оправдывается. Общая потребляемая мощность комплекта из сети электроснабжения составит мощность сварочного устройства плюс потери в устройстве стабилизации. Увеличатся расходы по оплате электроэнергии, возрастет перегрузка общих линий, что еще более снизит напряжение на вводе.

Перед решением использовать такое устройство в комплекте со сварочным оборудованием желательно обратиться в электросети с письменным заявлением о некачественном электроснабжении.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector