Особенности применения и устройства сварочных трансформаторов

Трансформатор для контактной сварки – техника безопасности

Опасен может быть даже трансформатор для сварки проводов, который не отличается большими значениями токов

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

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

Затем стоит позаботиться о том, чтобы помещение, где происходит сварка, хорошо проветривалось. Это необходимо для того, чтобы защитить органы дыхания. Ведь во время сварки образуется едкий дым и пыль. Это основные правила, которые необходимо учитывать при работе со сварочным транзистором. Помимо этого, специалист по сварочным работам должен хорошо ориентироваться в конструкции своих агрегатов, чтобы в случае неисправности можно было оперативно осуществить ремонт сварочных трансформаторов.

Устройство трансформаторного аппарата и принципы его применения

Трансформатор в составе имеет 2 узла: трансформаторный и регуляторный. Первый предназначен для снижения уровня напряжения, которое поступает из электросети 220-380В. Второй отвечает за установку необходимой силы тока.

Существует несколько типов трансформаторных узлов. Они зависят от уровня напряжения, обеспечивающего стабильность работы прибора. Есть три основных типа трансформаторов: однофазный, двухфазный и трехфазный.

Модель однофазного типа комплектуется сердечником и двумя обмотками. В состав двухфазного входит два однофазных, а трехфазного — три однофазных элемента.

Регуляторный узел состоит из дросселя насыщения. Регулировка силы тока происходит изменением зазора дроссельного магнитопровода. Для этого нужно снимать корпусную крышку, что не очень удобно.

Трансформаторный и регуляторный узлы – основа сварочного трансформатора. Однако кроме них в его состав включены другие устройства.

Они не слишком усложняют механизм, потому аппараты этого типа редко получают неисправности. А в случае поломки ремонт можно провести самостоятельно.

Разновидности сварочных трансформаторов

Данное оборудование выпускается различных типов, исходя из условий эксплуатации и назначения. Аппараты могут различаться следующими характеристиками:

• массой и габаритными размерами – от компактных моделей, переносимых на наплечном ремне, до промышленных агрегатов, перемещаемых на колёсах или грузоподъёмными механизмами;
• величиной напряжения на холостом ходу – в диапазоне от 48 до 70 В;
• силой тока в пределах от 50 до 400 А. На масштабных производствах могут использоваться модели с величиной данной характеристики до 1000 А;
• количества фаз электрической сети – модели с одной и тремя фазами;
• подачей электротока – непрерывно или импульсно;
• диаметром электродов, на использование которых рассчитан аппарат – от 2 до 6 мм.

Современная промышленность выпускает множество разновидностей сварочных трансформаторов. Бытовой потребитель может подобрать изделие, исходя из особенностей предполагаемой эксплуатации и учитывая ценовую политику производителя.

Цены на бытовые модели сварочных трансформаторов колеблются в пределах от 4 до 20 тысяч рублей, в зависимости от характеристик и изготовителя. Выбор потребителя зависит от его финансовых возможностей и назначения устройства.

Сварочные трансформаторы – оборудование, незаменимое в быту и промышленной сфере. С помощью данных агрегатов можно получать надёжное и неразъёмное соединение, без особенных усилий и сложностей. Ценовая доступность позволяет бытовому пользователю приобрести аппарат для использования в домашних условиях, а в устройстве и принципе работы разобраться не составит особенного труда.

Типы регуляторов тока

Принципиальная электрическая схема регулятора постоянного тока.

Существует больше количество способов изменения силы тока во время проведения сварочных операций. Еще больше разработано принципиальных электрических схем регуляторов. Способы управления сварочным током могут быть следующие:

• установка пассивных элементов во вторичной цепи;
• переключение числа витков обмоток трансформатора;
• изменение магнитного потока трансформатора;
• регулировка на полупроводниках.

Следует знать преимущества и недостатки разных методов регулировки. Назовем характерные особенности указанных типов.

Резистор и дроссель

Первый тип регулировки считается самым простым. В сварочную цепь включают последовательно резистор или дроссель. В этом случае изменение силы тока и напряжения дуги происходит за счет сопротивления и, соответственно, падения напряжения. Умельцы оценили простой и эффективный способ регулировки тока – включение сопротивления во вторичную цепь. Устройство несложное и надежное.

Изменение величины тока с помощью резистора.

Добавочные резисторы используются для смягчения вольт-амперной характеристики источника питания. Изготавливают сопротивление из толстой (диаметром 5-10 мм) проволоки из нихрома. В качестве пассивного элемента применяются мощные проволочные сопротивления.

Для регулировки тока вместо сопротивления ставят и дроссель. Благодаря введению индуктивности в цепь дуги переменного тока наблюдается сдвиг фаз тока и напряжения. Переход тока через нуль происходит при высоком напряжении трансформатора, что повышает надежность повторного зажигания и устойчивость горения дуги. Режим сварки становится мягкий, в результате чего получаем равномерный и качественный шов.

Этот способ нашел широкое распространение благодаря надежности, доступности в изготовлении и низкой стоимости. К недостаткам отнесем малый диапазон регулирования и сложность в перестройке параметров. Сделать такую конструкцию по силам каждому. Часто применяют трансформаторы типа ТС-180 или ТС-250 от старых ламповых телевизоров, с которых убирают первичные и вторичные обмотки и наматывают дроссельную обмотку с требуемым сечением. Сечение алюминиевого провода составит порядка 35-40 мм, медного – до 25 мм. Количество витков будет находиться в диапазоне 25-40 штук.

Переключение числа обмоток

Регулировка напряжения осуществляется изменением числа витков обмотки. Так изменяется коэффициент трансформации. Регулятор сварочного тока прост в эксплуатации. Для такого способа регулировки необходимо сделать отводы при намотке. Коммутация проводится переключателем, выдерживающим большой ток и сетевое напряжение. Недостатки переключения витков: трудно найти коммутатор, выдерживающий нагрузку в пару сотен ампер, небольшой диапазон регулировки тока.

Магнитный поток сердечника

Влиять на параметры тока можно магнитным потоком силового трансформатора. Регулирование силы сварочного тока производят за счет подвижности обмоток, изменения зазора или введения магнитного шунта. При сокращении или увеличении расстояния магнитные потоки двух обмоток меняются, в результате чего сила тока тоже будет изменяться. Способ магнитного потока практически не используется из-за сложности изготовления трансформаторного сердечника.

Как устроен сварочный трансформатор

В классическую конструкцию включены следующие элементы:

• магнитопровод (сердечник);
• жестко закрепленная первичная катушка, намотанная изолированным проводом;
• подвижная вторичная обмотка, иногда неизолированная для лучшего охлаждения;
• вертикально расположенный винт с ленточной резьбой;
• гайка винта, скрепленная с вторичной обмоткой;
• ручка, закрепленная на верхнем конце винта;
• клеммы для подсоединения кабелей.

Устройство сварочного трансформатора Элементы смонтированы внутри прямоугольного корпуса с продольными вырезами на стенках для прохода воздуха, отводящего тепло. В устройстве сварочного трансформатора сердечник не оказывает влияния на параметры тока, а предназначен для передачи магнитного потока между обмотками. Магнитопровод собирают из пакета пластин электротехнической стали, поверхность которых покрыта оксидной изоляцией или лаком. Таким способом снижают потери на вихревые токи, которые образуются при взаимодействии магнитного потока со сплошным проводником.

При прохождении по обмоткам переменного тока во время работы пластины вибрируют, издавая дребезжащий звук. Для уменьшения шума пакет стягивают как можно туже.

Для улучшения эксплуатационных характеристик и безопасности в трансформатор для сварки устанавливают дополнительные узлы:

• вентиляторы;
• конденсаторы;
• автоматические выключатели для защиты от перегрева и перегрузки;
• несколько вторичных обмоток;
• регуляторы тока на тиристорах;
• стабилизаторы напряжения.

Чтобы расширить диапазон регулирования тока, при сварке тонкостенного металла добавляют сопротивление в отдельном корпусе. Нужное значение устанавливают контакторами. Как дополнительное сопротивление можно также использовать стальную пружину, подключив ее последовательно с кабелем массы.

Виды и характеристики сварочного трансформатора

Назначение сварочного трансформатора во многом определяет его конструкцию:

1. Мощность сварочного трансформатора промышленных моделей достаточна для обеспечения нескольких рабочих мест, это многопостные приборы со сложным устройством.
2. В быту используются однопостные модели.

Разделение по фазовому регулированию:

1. Однофазные модели работают только при напряжении 220В. Силы тока на выходе подобных устройств достаточно для бытовых нужд.
2. Трехфазные сварочные трансформаторы работают при напряжении в сети 380В, они дают на выходе большую силу тока, позволяющую сваривать металл большей толщины. Существуют модели, которые рассчитаны на работу как при напряжении 220В, так и при напряжении 380В.

По конструкции устройства выделяют:

1. Модели с номинальным магнитным рассеиванием. Они состоят из двух частей: трансформатора и дросселя для регулировки напряжения.
2. Изделия с увеличенным магнитным рассеиванием имеют более сложную конструкцию из нескольких подвижных обмоток, конденсатора или импульсного стабилизатора и других элементов.
3. Тиристорные модели – сравнительно новый тип подобных устройств. Они состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора. Тиристорные модели имеют меньший вес по сравнению с другими типами.

Принцип действия

Принцип действия сварочного трансформатора универсален, но сложность конструкции и требования к характеристикам устройства зависят от назначения конкретного прибора.

Трансформатор для точечной сварки должен выдавать на выходе ток силой в 5-10 кА у маломощных моделей и до 500 кА – у мощных моделей, поэтому вторичная обмотка выполняется в одним виток.

Трансформатор для контактной сварки должен обладать высоким коэффициентов преобразования, а прерывающие устройства – надежностью и довольно сложным устройством, в противном случае качество сварки будет страдать.

Трансформатор для сварки проводов, напротив, представляет собой очень компактное и дешевое устройство, заменяющее дорогой сварочный инвертор. Требования к характеристикам будут не самыми жесткими: номинальное напряжение около 9-40В. Подобное устройство может собрать даже любитель.

При изготовлении и покупке такого прибора следует обращать внимание на базовые характеристики:

• Напряжение сети – от него зависит количество фаз, в которых работает прибор.
• Номинальный сварочный ток – у бытовых моделей он находится около отметки 100А, профессиональные изделия могут давать до 1000А.
• Широкие пределы регулирования сварочного тока позволяют использовать электроды разного диаметра. Для бытовых моделей характеры значения около 50-200А.
• Номинальное рабочее напряжение – напряжение на выходе из устройства. Для дуговой сварки достаточно 30-70В.
• Номинальный режим работы определяет, сколько прибор может проработать непрерывно.
• Напряжение холостого хода – важная характеристика для дуговой сварки. По правилам безопасности она не может превышать 80В, но чем ближе напряжение холостого хода к этой границе, тем проще вызвать дугу.
• Потребляемая мощность и мощность на выходе позволяют рассчитать КПД устройства. Чем он выше, тем эффективнее работает прибор.

Основная классификация

Для соединения металлов разработано множество видов оборудования, которое отличается не только конструкцией, но и методом сварки. Сварочные аппараты могут быть следующих типов.

1. Трансформаторы. С помощью данного типа агрегата переменное напряжение сети преобразуется в переменное, но с характеристиками, подходящими для сварки.
2. Выпрямители. Агрегаты являются преобразователями переменного тока в постоянный, благодаря чему сварочная дуга становится более устойчивой, а сварочный шов – более качественным.
3. Инверторы. Сварочный инвертор преобразует переменный ток в постоянный, после чего постоянный преобразуется в переменный высокочастотный, а на выходе снова выпрямляется, поскольку сварочная дуга на постоянном токе, как уже говорилось, более устойчива.
4. Полуавтоматы бывают как трансформаторные, так и инверторные. На агрегатах вместо электродов используется специальная проволока, а сварка происходит в среде защитных газов. Аппараты способны варить как в режиме непрерывного горения дуги, так и в импульсном режиме. Такой способностью обладает инверторно-импульсный агрегат.
5. Сварочные генераторы. Это комбинация сварочного аппарата (трансформаторного или инверторного) с генератором. Последний может иметь бензиновый либо дизельный двигатель. Данные устройства используются в местах, где отсутствует электроснабжение.

На сварочных аппаратах можно увидеть следующую аббревиатуру, относящуюся к токам, с которыми они работают:

• AC (англ. alternating current) – данными буквами обозначается переменный ток;
• DC (англ. direct current) – маркировка постоянного тока.

Методы сварки обозначаются следующими аббревиатурами.

1. ММА (Manual Metal Arc) переводится как “ручная электродуговая сварка” (РДС). Это традиционный и самый распространенный способ соединения металлических изделий. В качестве присадки с аппаратами используются штучные электроды, имеющие защитное покрытие (обмазку).
2. MAG (Metal Active Gas) – способ сварки, при котором происходит обдув дуги активным газом (обычно используется углекислота СО₂). Данный способ применяется на полуавтоматах, использующих в качестве присадки электродную проволоку.
3. MIG (Metal Inert Gas). При данном способе сварки используются инертные газы, такие как аргон, гелий и др. Метод MIG также используется на полуавтоматических сварочниках для соединения цветных металлов и нержавеющей стали. Для сварки используется проволока из различных металлов.
4. TIG (Tungsten Inert Gas). В переводе с английского слово “Tungsten” означает “вольфрам”. Сварка происходит неплавящимся электродом в среде инертного газа. Возникновение дуги происходит между металлом и электродом из вольфрама. Присадка, в качестве которой используют металлический прут, подается непосредственно в место сварки, активно обдуваемое защитным газом.
5. PAW (Plasma Arc Welding) – это плазменная сварка. Выполняется с помощью направленного потока ионизированной плазмы.

На фото ниже ПН аппарата равняется 60%. Это значит, что через каждые 6 минут работы устройства ему нужно давать на отдых 4 минуты.

Но, как показывается практика, именно такой режим работы по умолчанию и получается у любого сварщика из-за технологических остановок (замена электрода или свариваемых деталей, перемещение в пределах рабочего места и т.д.).

На что следует обратить внимание при подборе сварочного аппарата

Сварочный аппарат может пригодиться вам для различных нужд дома или на дачном участке, например — приварить что-то в гараже или смастерить новые ворота. Освоить сварочный аппарат не составит большого труда. Основной совет при выборе такого типа оборудования – определиться с основной целью покупки. Будете ли вы работать им раз в месяц или каждый день, какой объем работы необходимо выполнять, и сваривать какой материал вы хотите –все это необходимо учесть, чтобы подобрать идеальное устройство по соотношению цены, качества и набора необходимых функций.

Типы сварочных аппаратов, применяемые для дома и дачи

Сейчас в промышленных и в домашних условиях зачастую работают на электрических сварочниках. Для бытового использования обычно выбирают модели, которые варят от сети в 220 В, имеются также домашние устройства, производящие электрическую дугу от 380 В. Одни из них работают на постоянном, а другие на переменном токе. Выделим основные виды аппаратов для домашнего использования:

1. Сварочные трансформаторы. На выходе получают переменный ток. С одной стороны, такой аппарат недорогой и надежный, с несложной конструкцией, с другой — имеет ряд недостатков, из-за чего часто простаивает без дела. Нет возможности проводить точную регулировку выходного тока. При переменном токе постоянно меняется полярность, и дуга «двигается», за счет этого образуется большое количество искр, и без должного опыта мастера нет возможности получить ровный сварной шов. Со временем такой вид аппарата стал вытесняться с рынка более модернизированными моделями.
2. Сварной выпрямитель. Основное различие от трансформатора – на выходе постоянный ток. Это достигнуто с помощью дополнительной детали – блока выпрямителя. Благодаря этому дуга более стабильна и лишена тех недостатков, которые есть у предыдущей модели. Хотя из-за большого веса и скачков напряжения при сварке выпрямитель все меньше используется в быту.
3. Сварочные инверторы. Усовершенствованная модель, отлично подходит для использования на дачи или в гараже, не требует высокой квалификации сварщика. Такого типа аппараты появились в продаже сравнительно недавно, но благодаря большому спросу, они быстро стали развиваться, и за короткое время достаточно сильно эволюционировали, улучшив свои характеристики. Высокое качество, небольшая масса и приемлемая цена аппарата вот, что выгодно выделяет инверторы на рынке. Инструмент сделан таким образом, что получить хороший сварной шов будет легко и непрофессионалу. Стабильная электрическая дуга, которую свободно подается контролю, облегчает задачу неопытным сварщикам. Большой регулируемый диапазон напряжения позволяет работать с металлами различной толщины. Также очень важным является то, что при сварке инвертор не «садит» сеть.
4. Автоматы или полуавтоматы для сварки. Этот тип будет относиться больше к профессиональным аппаратам, работа им проводится в среде защитных газов. Может понадобиться, если у вас возникнет необходимость сварки цветного металла, либо материала небольшой толщины. Чаще используется для ремонта кузовных машин. Блок автоматики регулирует процесс сварки, это облегчает работу с устройством. С помощью него вы без проблем получите идеальный ровный шов на тонких частях металла.

В настоящее время большее распространение получили инверторы, они удобны в использование и выполняют все необходимые функции.

Основные критерии при выборе

Чтобы аппарат имел высокую надежность, хорошую ремонтопригодность и долговечную конструкцию, необходимо при выборе обращать внимание на диапазон регулирования тока, продолжительность включения, напряжение, фазность, потребляемую мощность, тип охлаждения и число постов

Важно также просмотреть отзывы на отсутствие крупных габаритов, веса, низкой стабильности дуги, невысокого ПВ, сильной зависимости качества шва от мастерства, высокого энергопотребления и невозможности применить аппарат, чтобы сварить цветные металлы, сплавы между собой

Мощность — основной критерий при выборе

Обратите внимание! Выбирать аппарат нужно, учитывая силу тока. Бытовые агрегаты работают на 200 А, полупрофессиональные — до 300 А, а профессиональные — свыше 300 А. При выборе следует смотреть на толщину электродов

Оптимальный диаметр — это 2-5 мм для домашних работ

При выборе следует смотреть на толщину электродов. Оптимальный диаметр — это 2-5 мм для домашних работ.

Принцип работы

Если рассматривать сварочный трансформатор в целом, то можно довольно быстро понять, что они все довольно похожи друг на друга. Соответственно, и принцип работы и устройство сварочного трансформатора будет идентичным.

В конструкции большинства устройств находится стальной сердечник, состоящий из нескольких пластин одинаковых размеров.

Полезное видео на данную тему

Что касается обмоток, то они должны быть изолированы друг от друга в обязательном порядке. Как только трансформатор подключается к сети, то электричество начинает поступать на первичную обмотку. В результате этого начинает возникать магнитное поле, которое поступает на вторичную обмотку, отличающаяся от первичной по нескольким параметрам. Это различие отображается в разном количестве витков, в соответствии с определенными параметрами устройства. Получается, что возникающее на вторичной обмотке магнитное поле формирует напряжение иной величины, отличной от той, что была на первичной обмотке. Не последнюю роль здесь играет и само расстояние от двух обмоток, т.е. чем больше оно, тем ниже показатели напряжения, а ток, напротив, возрастает. Обмотка вторичного типа имеет два выхода, один из которых соединяется с электрододержателем, а второй — с зажимом. Соответственно, к электрододержателю присоединяется присадочный материал, а к зажиму — заготовка для создания электроцепи.

Вообще, принцип работы и само устройство данного трансформатора основаны на некотором корректировании изначально заданных параметров преобразования тока. В зависимости от модели, в конструкции может находиться различные датчики автоматического отключения, следящие за показателями температуры, напряжения и т.д. Как только показатели доходят до критической отметки, данная система попросту отключает трансформатор в автоматическом режиме.

Еще один наглядный видеоматериал

Аргонодуговая сварка

Название данного метода, как не сложно догадаться, происходит от газа, который используется в качестве защитного. Аргонодуговой сваркой можно создавать конструкции, соединяя между собой металлы, которые другими способами соединить не удается.

Отличительные особенности

Аргон тяжелее кислорода, поэтому он легко проникает в сварочную ванну и защищает ее от окисления кислородом. Сварка данным методом проводится как с использованием обычных, плавящихся электродов, так и вольфрамовых, которые не плавятся в процессе работы (метод TIG).

Сварка происходит следующим образом.

1. Аргон подается в горелку и выходит через ее сопло.
2. Между металлом, предназначенным для соединения, и электродом загорается электрическая дуга. Поскольку дуга имеет высокую температуру, начинают плавиться кромки соединяемых деталей.
3. В место, где работает дуга, подается присадка, в качестве которой может выступать проволока. Подача оснастки может быть либо автоматической, либо ручной.
4. Проволока, плавясь, заполняет промежуток между соединяемыми элементами, образуя шов.
5. В процессе работы агрегата происходит охлаждение горелки водой через систему трубок, подведенных к ней.

Сфера применения

Аргонный метод сварки широко используется для соединения всех видов металлов. Но в большинстве случаев его применяют для сварки алюминия и нержавейки на станциях техобслуживания. Если требуется заварить радиатор или трубку в кондиционере, трещину в корпусе коробки передач, то лучшего способа, чем аргонодуговая сварка, не найти.

Кроме этого, аргоновый аппарат используют для сварки дюралюминия, чугуна, титана, меди, силумина и других металлов, в том числе цветных и сплавов на их основе. Еще сварочный аргонный аппарат применяют для соединения деталей сложной формы, например, при создании кованых изделий для интерьеров: ограждения каминов, предметы мебели, люстры, ворота и т.д.

Плюсы и минусы

К достоинствам аргонного агрегата можно отнести следующее:

• надежное и герметичное соединение;
• благодаря малому нагреву соединяемых частей не происходит тепловая деформация изделия;
• можно соединять разнородные металлы;
• работы по сварке материалов выполняются с высокой скоростью.

Недостатки аргонодуговой сварки:

• сложное оборудование;
• для работы с оборудованием требуются квалифицированные, опытные специалисты.