Устройство и принцип работы трансформаторного сварочного аппарата


Главная / Аппараты

Назад

Время на чтение: 3 мин

0

338

Сварочный трансформатор – это классический тип аппаратуры для сваривания металлов. Его история насчитывает уже более 100 лет.

Трансформатор для сварки показал себя неприхотливой, но надежной техникой, способной к свариванию очень толстостенных деталей. Он имеет достаточно высокий уровень силы сварного тока. В XXI веке сварочные трансформаторы несколько утратили спрос.

Ведь компании стали выпускать инверторы с подходящим функционалом и по сравнительно низкой цене. Однако для старшего поколения мастеров он остается важным инструментом в работе.

Описание устройства трансформатора для сваривания металлов, его типы и применение можно узнать в этой статье. Она поможет разобраться в азах сваривания металлов при помощи этого аппарата и подобрать подходящую модель.

А также параметры сетевого напряжения, функционал, число рабочих постов и методики изменения силы тока.

  • Общая информация
  • Устройство трансформаторного аппарата и принципы его применения
  • Принцип работы трансформаторного агрегата
  • Виды трансформаторов для сваривания металлов
  • Функциональность
  • Число рабочих постов
  • Способы регулирования силы сварного тока
  • Заключение

Отличия от инверторного аппарата

Такое оборудование отличается от трансформаторного следующими характеристиками:

  1. Небольшой вес. Если масса трансформатора составляет около 35 кг, то у инвертора она не превышает 15 кг. Это помогает легко перемещать аппарат во время работы.
  2. Отсутствие трансформатора в конструкции. Это исключает расход энергии на нагрев обмоток и перемагничивание магнитопровода. Коэффициент полезного действия увеличивается. При использовании электрода диаметром 3 мм расход энергии не превышает 4 кВт. При тех же условиях этот параметр у трансформатора составляет 7 кВт.
  3. Возможность получения тока с любыми вольт-амперными показателями. Аппараты инверторного типа применяют при сварке всех металлов. Они работают с нержавеющей, легированной сталью, медью, алюминием.
  4. Режимы функционирования. Инвертор не требует частых перерывов, необходимых для охлаждения.
  5. Возможность тонкой настройки. Сварщик выбирает показатели силы тока и напряжения в широком диапазоне. С помощью инвертора можно варить в разных пространственных положениях. При этом образуется наименьшее количество брызг расплавленного металла.

Популярные модели

ЗУБР ЗТС-200 – компактный трансформатор, которым можно варить сталь низкоуглеродистой марки. Установка может брать питание как от трехфазной, так и от однофазной сети, что выбирается специальным переключателем. Прибор обеспечивает сварной ток в диапазоне от 60 до 200 ампер, чего достаточно для решения бытовых задач при работе с металлами толщиной не более 6 мм. Во избежание перегрева модель снабжена тепловым предохранителем.

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.

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.

Конструкция сварочного трансформатора

Такой аппарат включает несколько узлов, которые создают электрическую дугу, способную расплавлять сталь. Компоненты изменяют параметры токов, поступающих от сети.

Агрегат понижает напряжение, увеличивая ампераж.

Сварка металлов становится возможной благодаря узлам, входящим в конструкцию аппарата:

  • магнитопроводу;
  • первичной обмотке из изолированного кабеля;
  • винту;
  • подвижной вторичной обмотке из неизолированного провода;
  • ходовой гайке;
  • рукоятке, вращающей винт;
  • зажимам для фиксации кабелей;
  • охлаждающей системе.

Магнитопровод не влияет на параметры тока, он лишь формирует магнитное поле. Для этого применяется набор стальных пластин, покрытых оксидным составом. Некоторые трансформаторы включают дополнительные компоненты, улучшающие работу оборудования.

Разновидности и классификация устройств

Классификация сварочных агрегатов осуществляется по следующим характеристикам:

  1. Размерам и весу. Приборы бывают компактными переносными или стационарными, перемещаемыми с помощью колес или тельфера (подвесного грузоподъемного устройства).
  2. Напряжению холостого хода сварочного трансформатора. В разных моделях приборов этот параметр составляет от 48 до 70 В.
  3. Максимальной силе тока. У промышленных моделей этот параметр достигает 1000 А, у бытовых — 50-400 А.
  4. Напряжению потребляемого тока, числу фаз. Выделяют одно- или трехфазные виды.
  5. Характеру подачи. Аппарат может вырабатывать ток непрерывно или импульсно.
  6. Диаметру подключаемых электродов.

История создания

Трансформатор для разной сварки, преобразующий сетевое в низкое напряжение благодаря индуктивному сопротивлению или вторичному трансформаторному напряжению, был придуман в начале XIX в. Профессор физики В. Петров в 1802 г. описал явление электродуги. Он был первым, кто предложил применять ее в электрической сварке и металлической пайке.

Н. Бенардос в 1882 г. впервые применил предложенную теорию в жизни. Он создал дуговую сварку угольным электродом. В последующие годы Бенардос разработал дуговую сварку между несколькими электродами в защитном газе. Также он сделал контактную точечную электросварку клещами. Он первым запатентовал сварочное оборудование.

На основе идей Петрова и Бенардоса Н. Славянов в 1888 г. впервые создал сварочный генератор, разработал флюсы, чтобы повысить качество сварки. Открыл сварочный цех, который пользовался спросом по 1897 г. в Перми.

К сведению! Впоследствии такие физики-изобретатели, как В. А. Никитин, Д. А. Дульчевский, К. К. Хренов и Б. Е. Патон, усовершенствовали созданную технологию. В результате появились трансформаторы для ультразвуковой, диффузной, электронно-лучевой, холодной, плазменной и прочей сварки.

Принцип работы с характеристиками

Приборы для трансформаторной сварки функционируют следующим образом:

  1. Ток из электрической сети попадает на первичную обмотку. Здесь появляется магнитный поток, направляющийся в сторону сердечника.
  2. Напряжение передается на вторичную обмотку.
  3. Ферромагнитный сердечник генерируют магнитное поле. В 2 обмотках образуются электродвижущие силы переменного характера.
  4. Разница в числе витков катушек помогает менять параметры тока на необходимые для сварки вольт-амперные показатели. По этим значениям выполняют расчет характеристик трансформаторного агрегата.

Число витков обмотки напрямую связано с выдаваемым напряжением. Намотанная в большем количестве вторичная катушка повышает силу тока. Трансформаторный сварочный аппарат относится к приборам понижающего вида. Число витков первичной обмотки в нем больше, чем вторичной. Регулировать силу выходного тока можно, меняя величину зазора между катушками.

Трансформатор

Холостой ход

Принцип работы сварочного трансформатора включает 2 режима: холостой и с нагрузкой. Во время сварки вторичная катушка создает замыкание между деталью и электродом. Мощная дуга плавит материал, образуя шов. После завершения сварки вторичная цепь разрывается. Аппарат начинает работать на холостом ходу.

Такой режим функционирования должен быть безопасным для пользователя. Максимальная величина напряжения — 48 В. Если показатель превышает допустимые значения, срабатывает автоматический ограничитель. Заземление корпуса агрегата обеспечивает дополнительную защиту сварщика от поражения током.

Дополнительные узлы

Сварочные трехфазные и однофазные трансформаторы и выпрямители могут иметь несколько дополнительных узлов. Они позволяют усовершенствовать работу прибора. Такими узлами могут быть:

  • конденсаторы;
  • дополнительные вторичные обмотки;
  • импульсные стабилизаторы;
  • тиристорные фазорегуляторы.

Агрегат бывает с подвижным шунтом. Расстояние между обмотками меняется не за счет движения вторичной обмотки, а при помощи дополнительной детали. Шунт будет менять расстояние зазора. Также наличие особой секционной обмотки, устроенной по другому принципу, способствует регулировке напряжения.

Промышленный или бытовой сварочный трансформатор иногда нуждается в дополнительном сопротивлении. Мастеру предоставляется возможность продолжить регулировку. Дополнительные возможности появляются без процесса разведения обмоток. Мастер при помощи такого прибора сможет сварить очень тонкие или толстые листы металла.

Сопротивление может быть выполнено в виде отдельного корпуса. В нем установлен набор контакторов. Эти элементы задают требуемое значение сопротивления.

Схемы модификаций

В конструкцию стандартного аппарата нередко вносят изменения, помогающие улучшить эксплуатационные характеристики.

С шунтом

Рассеиванию магнитного поля способствует смена пространственного положения компонентов магнитопровода.

При смещении стальных элементов повышается сопротивление потока, идущего по воздуху.

При полном введении шунта параметр начинает зависеть от расстояния между деталью и компонентами магнитопровода. Аппараты, имеющие такой принцип действия, предназначены для использования в промышленных условиях.

С обмоткой по секциям

Такая схема сварочного аппарата считается устаревшей. Ранее это оборудование использовалось в бытовых и промышленных условиях. Имеется несколько вариантов выбора числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Обмотка по секциям

Тиристорные аппараты

Для изменения напряжения и силы тока применяется фазовый сдвиг тиристоров. При сборке однофазного аппарата используют 2 детали, устанавливаемые друг напротив друга. Тиристоры настраивают симметрично и синхронно.

В полупроводниковых трансформаторах эти элементы размещают на первичной обмотке, что объясняется следующими причинами:

  1. Сила вторичного тока в таких устройствах выше, чем в тиристорах.
  2. При установке последних на первичной катушке повышается КПД. Это объясняется снижением потерь напряжения.

Плюсы и минусы

К положительным качествам трансформаторного оборудования относятся:

  1. Высокий коэффициент полезного действия, простота эксплуатации и обслуживания. Ремонт устройства не сопряжен с большими тратами, что позволяет использовать его в домашних условиях.
  2. Низкая стоимость.

Из недостатков выделяют:

  1. Нестабильность дуги. Это связано с параметрами переменного тока. Для работы с такими аппаратами используются специализированные электроды.
  2. Перепады выходного напряжения, негативно отражающиеся на качестве сварного шва.
  3. Невозможность применения для соединения деталей из цветных металлов или нержавеющей стали.
  4. Габариты и большой вес, вызывающие трудности при перемещении.

Инструкция по безопасной эксплуатации

Трансформатор для сварки прост в использовании. Работать с ним может каждый с минимальными знаниями о сварочном процессе. Главным условием того, чтобы использовать устройство, является полное соблюдение правил техники безопасности, обеспечение защиты зрения и рук маской и перчатками. Благодаря полному соблюдению установленных норм можно предотвратить появление профессионального заболевания, устранить несчастные случаи и защитить тело от внезапного сбоя электрического оборудования.

Инструкция по безопасной эксплуатации гласит, что человек перед работой с оборудованием должен качественно, надежно заземлить контакты, а потом подключать оборудование, используя электрический щиток с отдельным подключением к УЗО. При этом длина проводов не должна превышать больше 10 м.

Обратите внимание! При сварочных работах на улице необходимо ставить трансформатор под навесом, в крытом павильоне. Обязательно отключить оборудование, если идет сильный дождь и снегопад. Кроме того, кабели и провода должны быть с исправной изоляцией.

Сварочные работы следует проводить вдали от окружающих, на специальной просторной и хорошо проветриваемой площадке. В условиях сырости необходимо использовать резиновую одежду и коврик. При работе сидя и лежа требуется применять подстилку из войлока.

Особенности выбора сварочного трансформатора

Решая, какой аппарат купить, учитывают следующие критерии:

  1. Типы свариваемых металлов, параметры будущих швов. Для работы со сталью достаточно ручного оборудования с постоянным или переменным током. Эксплуатационные качества трансформатора позволяют варить изделия из любых черных металлов.
  2. Силу тока. В бытовых условиях достаточно агрегата, выдающего 200 А.
  3. Принцип действия. Полуавтоматические приборы надежны и просты в применении, однако отличаются высокой стоимостью. При использовании ручных агрегатов сварщику придется самостоятельно контролировать все параметры.
  4. Надежность фирмы-производителя.

ВИДЫ СВАРКИ

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом (ММА)

. Это наиболее популярный вид сварки, при котором роль электрода играет проволока, покрытая обмазкой.

В процессе плавления проволока соединяет свариваемые детали, а обмазка (шлак) защищает сварочную ванну от воздействия кислорода, также способствуя улучшению характеристик дуги и качества шва. Чаще всего таким образом сваривают черные металлы, чугун и некоторые виды цветных металлов и сплавов, однако добиться хорошего соединения в последнем случае довольно трудно: легкоплавкие компоненты сплавов выгорают, и соединение получается не слишком качественным.

Ручная сварка в среде защитных газов (TIG)

. Наиболее часто в качестве газа применяют аргон с небольшой примесью кислорода, чтобы выжечь грязь и окислы в процессе работы, а сварка проводится неплавящимся графитовым или вольфрамовым электродом. В качестве присадки используют прутки из того же материала, что и свариваемые детали. Качество шва при таком методе очень высокое, легкоплавкие компоненты сплавов и легирующие добавки не выгорают, сварочная ванна защищена от кислорода воздуха, образование шлака практически исключено. Сваривание почти всегда производится на постоянном токе прямой полярности, только для алюминия более подходит переменный ток или обратная полярность: так лучше разрушается оксидная пленка. Несмотря на то что такой способ довольно дорог и не отличается высокой скоростью работы, он достаточно популярен и порой незаменим для сварки любых металлов в случае малых объемов работ либо если автоматизировать процесс по разным причинам не удается.

Полуавтоматическая сварка

. При ней в роли электрода обычно выступает сварочная проволока, автоматически подающаяся в зону сварки, хотя возможна и сварка неплавящимся электродом. Аппарат при этом перемещают вручную. Сварка производится постоянным или импульсным током, различают сварку в среде инертных (MIG) или активных (MAG) защитных газов и сварку порошковой проволокой — тогда газ не требуется. Для крупных объемов наплавляемого металла целесообразнее ММА-сварка. Сфера работы полуавтоматов — сварка тонких листов, высоколегированных сталей, цветных металлов, а также промышленное применение.

Какие неисправности могут быть

При работе со сварочным трансформатором нередко возникают следующие проблемы:

  1. Отсутствие электрической дуги, отказ запуска охлаждающего вентилятора. Главная причина — нарушение целостности питающего кабеля. Реже обнаруживается повреждение других компонентов оборудования или активация защиты от перегрева.
  2. Отсутствие сварочной дуги при работающем вентиляторе. Наблюдается при нарушении связи между внутренними компонентами системы.
  3. Отсутствие электрической дуги при работающей сигнальной лампе. Такая проблема возникает при срабатывании защитного режима.
  4. Образование большого количества брызг. Качество шва сохраняется на низком уровне. Стоит проверить правильность подключения проводов, изменить полярность.

Как самому смонтировать аппарат

Главная часть самодельного агрегата — сердечник. Его изготавливают из трансформаторной стали, купить которую достаточно сложно. Полученная конструкция имеет вид прямоугольника с сечением более 55 см². При формировании первичной и вторичной катушек устанавливают регулирующий винт. С его помощью перемещают подвижную обмотку.

Сечение провода первой катушки должно составлять более 5 мм². Для сборки трансформатора используют кабели с жаропрочной изоляцией.

Вторичная обмотка формируется из медного проводника сечением 30 мм². На последнем этапе собирают текстолитовый корпус, который служит защитой сварщика от поражения током.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: