Кпд сварочного трансформатора: Классификация сварочных аппаратов. Виды и типы аппаратов для сварки.

Классификация сварочных аппаратов. Виды и типы аппаратов для сварки.

Сварка как способ неразъемного соединения металлов вошла в нашу жизнь немногим более ста лет назад, однако переоценить ее значение сегодня невозможно. С помощью сварки выполняется значительное количество разнообразных работ в различных областях, от микроэлектроники до изготовления многотонных конструкций. Поскольку металлы и сплавы могут иметь различную форму, размер и химический состав, разработано множество соответствующих технологий, инструментов и приспособлений. Но основным методом давно и заслуженно считается электрическая сварка (а иногда и резка) металлов, в первую очередь низколегированных сталей. Среди достоинств электросварки — быстрое и надежное соединение материалов с минимальными затратами. Однако при необходимости с помощью сварочного аппарата можно и разрезать металл, причем даже в труднодоступных местах, куда другой инструмент просто не подлезет. В последние десятилетия сварочные аппараты изготавливают с применением электронных компонентов, что значительно уменьшило их массу и габариты и позволило еще более расширить их применение в быту.

Давайте же разберемся какие бывают виды сварочных аппаратов и по каким признакам их различают.

ИСТОЧНИКИ СВАРОЧНОГО ТОКА

Это основная деталь любого сварочного аппарата, преобразующая напряжение сети в постоянный или переменный ток с заданными параметрами. Виды сварочных аппаратов по типу источника тока классифицируются на:

Сварочные трансформаторы. Традиционный и в то же время конструктивно самый простой источник сварочного тока. Основным его узлом является собственно трансформатор, понижающий сетевое напряжение до сварочного. Регулируют силу тока различными методами, самый распространенный из которых — изменение расстояния между первичной и вторичной обмотками. Все трансформаторы имеют одну общую особенность — выдают на выходе переменный ток. Чтобы варить с помощью «транса» цветные металлы или улучшить стабильность горения дуги, необходимо вводить в конструкцию дополнительные тяжелые и громоздкие элементы, да и сам трансформатор весит прилично. При этом для выполнения ответственных работ требуются специальные электроды для переменного тока.

КПД трансформатора довольно высок (до 90 %), но часть энергии уходит на нагрев. Для охлаждения в современных моделях применяют вентиляторы также значительной мощности: ведь охладить надо устройство в несколько десятков, а то и сотен килограммов весом. В настоящее время этот вид источников сварочного тока применяется нечасто, но у трансформаторов, помимо КПД, есть еще два важных достоинства: невысокая цена и долговечность, из-за которых они до сих пор пользуются спросом.

Сварочные выпрямители. Выпрямителями называют аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный. Они состоят из понижающего трансформатора, выпрямительного (диодного) блока, а также устройств регулировки, пуска и защиты. Такая конструкция, хотя и сложнее трансформатора, но обеспечивает гораздо более стабильные выходные характеристики сварочного тока и электрической дуги. Качество шва в конечном счете тоже гораздо выше. Цена выпрямителей не сильно отличается от цены трансформаторов, надежность также на высоте: ломаться в них практически нечему.

Основные недостатки такие же, как у трансформатора — высокий вес, сложность работы, сильная «просадка» напряжения в сети в процессе сварки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРОЧНОГО АППАРАТА

Очень важным параметром при работе сварочного аппарата, независимо от его устройства, является продолжительность включения (ПВ) при различных значениях сварочного тока. Тут у разных производителей разные методики измерений. В европейском стандарте EN 60974-1 принимается во внимание продолжительность сварки при температуре 40 °C до первой остановки аппарата от перегрева, и ПВ высчитывается исходя из отношения этого времени к 10-минутному рабочему циклу. При более приближенных к реальности условиях по методике итальянской компании Telwin (t = 20 °C, работа с перерывами) учитывается в первую очередь количество электродов, которые можно использовать за этот период времени. Разумеется, ПВ, рассчитанный по второй методике, заметно выше и при выборе аппарата надо уточнить, как именно его считали. Впрочем, в процессе работы редко приходится жечь подряд несколько электродов на полной мощности без перерыва, и аппарат с заявленным «европейским» ПВ в 10–20 % будет работать до отключения столько же, сколько с 60–80 %-ным ПВ, рассчитанным по «телвиновской» методике.

Важным параметром и первым, на что обычно обращают внимание, считается диапазон изменения сварочного тока. Он косвенно указывает на мощность аппарата. Чем она больше, тем большего размера электрод можно установить и тем больше будет ПВ при работе небольшими электродами при равной силе тока. Для бытовых целей и работы ходовым 3-миллиметровым электродом всем видам трансформаторов с лихвой хватает максимальной мощности в 150 А, для инверторов — и того меньше, при этом токе они спокойно варят «четверкой». Следует учитывать, что на коробке с электродами обычно указывают рекомендуемые токи при работе с трансформаторами или выпрямителями, инвертор при таких токах уже может резать металл.

Еще один важный параметр — ток холостого хода. Он может находиться в пределах 60–85 В: чем выше, тем проще зажечь дугу.

Некоторые модели сварочных аппаратов способны функционировать совместно с устройствами для сварки аргоном, выпускаются также модели, работающие в полуавтоматическом режиме (сварка проволокой). Для бытового применения они не очень интересны — подобные опции требуются редко, а стоимость их гораздо выше, чем у простых моделей. Но если планируется работа на профессиональном уровне с различными видами металлов и тонкими листами, эти функции будут весьма полезны.

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.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ

Помимо трех перечисленных основных методов сварки, используются и другие, особенно в промышленном производстве. Кратко опишем некоторые из них.

Плазменная сварка. Источником теплоты здесь служит плазменная струя, получаемая при ионизации рабочего газа между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие, либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Оба эти способа в промышленном производстве применяются чаще для наплавки и резки, чем для собственно сварки.

Контактная сварка. При ней соединенные заготовки или их соприкасающиеся участки прижимаются друг к другу, разогреваются электричеством до состояния пластического деформирования, а затем дополнительно сжимаются. Среди большого количества разновидностей контактной сварки можно выделить точечную, стыковую, рельефную и шовную.

При точечной сварке свариваемые детали соединяются внахлест, зажимаются между двумя электродами, затем включается импульс тока небольшого напряжения (несколько вольт) и значительной силы, до нескольких тысяч ампер. Таким образом, между деталями образуется сварная точка или сразу две, если электроды подводятся с одной стороны, а с другой подложена токопроводящая подкладка. Контактная сварка требует хорошей подготовки поверхностей, пригодна для многих металлов и сплавов, особенно популярна для сварки тонких листов. Коробление листов при этом невелико, качество (при должных параметрах сварки) также на высоте. Именно так, например, собирают автомобильные кузова на заводе. Метод хорошо поддается автоматизации, но может использоваться и в ручном режиме.

ЗАЩИТА СВАРЩИКА

Сварочный процесс сопровождается большим количеством опасных и вредных факторов: высокой температурой раскаленного металла и шлака, ярким свечением дуги в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, выделением токсичных газов и аэрозолей. При работе с электрическими аппаратами несоблюдение правил техники безопасности чревато риском поражения электрическим током. Поэтому необходимо позаботиться о приобретении маски и защитной одежды.

Сварочная маска или щиток. Это самый необходимый элемент, предназначенный для защиты глаз и лица. Изготавливается чаще всего из пластика или электрокартона (фибры). Щиток приходится держать одной рукой, маска крепится на голову. В конструкцию фильтра согласно ГОСТу должны входить защитное стекло и подложка из оргстекла. В качестве фильтра применяется либо затемненное стекло, либо фильтр «хамелеон», автоматически затемняющийся при возникновении дуги. «Хамелеон» гораздо удобнее, но и стоит дороже. В зависимости от условий сварки применяются стекла различной степени затемненности, в «хамелеоне» она почти всегда регулируется. Для сложных условий работ изготавливаются маски с фильтрами для дыхания или системой подачи воздуха снаружи, а также с возможностью крепления каски и наушников.

Одежда и другие средства защиты. Одежда и перчатки должны быть изготовлены из слабогорючих и нетлеющих тканей вроде брезента, прорезиненных материалов или кожи. Обувь тоже желательна «погрубее», ведь кроме искр и капель металла, на ногу можно случайно уронить железку. Наиболее практичны для этой цели ботинки из толстой кожи или резиновые сапоги. Вся одежда при работе должна быть застегнута и пригнана с таким расчетом, чтобы исключить попадание капель расплавленного металла в ее складки и защитить все участки кожи от вредного воздействия сварочной дуги. Для обеспечения электробезопасности используются коврики из резины или подобных диэлектрических материалов.

Не нужно забывать также и о других средствах защиты — исправность оборудования, наличие заземления, надежная фиксация сварочных проводов в аппарате и целостность их изоляции, надежный электрический контакт обратного провода на детали и т.п. Наконец, не стоит упускать из виду и надежное закрепление свариваемых деталей. Если правильно организовать рабочее место и работать, сообразуясь со своими возможностями и без спешки, тогда и работа, и результат будут только радовать.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ СВАРОЧНЫХ ИНВЕРТОРОВ

потребление кВт в час разными аппаратами, расчет потребления киловатт

Без верного и наиболее точного расчёта потребляемой мощности сварочный аппарат из полнофункционального агрегата превратится в источник проблем. К ним относят выгорание проводки и электрики, повреждение счётчика, возможность возгорания и возникновения пожара.

Сколько киловатт потребляют разные виды?

Потребляемая мощность сварочных аппаратов – величина, приближённо определяемая простым умножением рабочего тока на напряжение сварочной дуги, минус потери на нагрев (с учётом КПД электроники агрегата). Бытовая сеть с одной фазой рассчитана на мощность, превышающую 3 киловатта в непрерывном режиме. Однако мощность более 3,5 кВт не может обеспечиваться непрерывно.

Традиционная схема – сварочный трансформатор – потребляет порядка 10 кВт электроэнергии ежечасно. Этот показатель соответствует прерывистой работе в режиме «минуту варим, минута – перерыв в работе». Старшее поколение технически подкованных людей помнит, как скакало напряжение по всей улице, когда кто-то из соседей занимался сваркой: оно падало во время сварки с 220 до 180-200 вольт.

Но уличные кабели с площадью сечения в 10 мм2 выдержат ток сварочной дуги до сотен ампер, чего не скажешь о межквартирной или внутридомовой проводке. Потери электричества на трансформаторе при электросварке переменным током могут достигать 40%. Соответственно, КПД сварочного трансформатора опускается до 60%, когда сварщик варит много мощных металлоконструкций по несколько часов без перерыва.

Сварочный инвертор, ставший наиболее популярным, вписывается в требования квартирной однофазной линии. Он работает с напряжением сварочной дуги от 25, а не 41 вольт, как сварочный трансформатор. С учётом потерь и КПД импульсных схем, достигающих 90%, ток при 220 вольтах, равный 16 амперам, указанным на предохранителях-автоматах, при напряжении от 25 В достигнет порядка 120 А, минус потери на нагрев силовой электроники и работу охлаждающего вентилятора. Тока в 120 А хватит, чтобы сварить детали толщиной в 4-5 мм, используя электрод со стержнем диаметром в 3-3,2 мм.

Опытный сварщик помнит, что напряжение дуги ниже 20 В может не позволить её зажечь. Либо дуга загорится, но тут же погаснет. Возможно частое «чирканье» – по сути, короткое замыкание: искра приплавляет электрод к детали. Из-за приваривания электрода к свариваемой поверхности его нередко отрывают до нескольких секунд, особенно когда выходную цепь закоротило на большом токе, а электрод слишком толст.

Если напряжения не хватает, а ток близок к максимальному, указанному на регуляторе аппарата, такие замыкания вредны: полупроводниковые силовые элементы быстро нагреваются. Кулер (вентилятор) не успевает охлаждать всю систему, происходит тепловой пробой. Сварочник отправляется на капремонт в сервисный центр.

Как рассчитать потребление?

Расчёт потребления сварочника начинается с напряжения дуги, равное 20 единицам, прибавляемым к сварочному току, умноженному на 4%. Эта формула – константа, и другого пути для импульсной сварки на постоянном токе не существует. Нетрудно прикинуть, что для тока в 120 А пользователь получит 24,8 В. Разделив 220 В на 24,8, получаем 8,87. С учётом потерь порядка 5-10% округляем полученную величину в меньшую сторону – до 8. Ток в 16 А, указанный на автомате, берём не максимальным, а несколько меньшим – 15, и умножаем его на эти 8 единиц. Выходит, что для относительно безопасной сварки с перерывами (10 минут варим, 10-30 минут – перерыв) получили рабочий сварочный ток в 120 А при потребляемой мощности в 3,5 кВт/ч от сети 220 вольт. Пересчёт потребляемых киловатт берётся с расчётом на суммарное фактическое время горения сварочной дуги. Предположим, работа в общем отняла 3 часа – реально же сварщик варил, скажем, час с небольшим.

Если запас мощности инверторного агрегата позволяет (берётся полупрофессиональная модель на сварочный ток в 250-300 А), то можно, выставив 100-120 А на регуляторе, работать непрерывно по нескольку часов. Дело в том, что мощная силовая электроника нагревается меньше – в лучшем случае охлаждаемый радиатор будет тёплый, а не как кипяток, что обеспечит долговечность и надёжность аппарата. Структура полупроводника (силовых диодов и транзисторных ключей) не так быстро теряет оптимальные рабочие параметры. А значит, в преждевременной замене эти детали не нуждаются.

В целях безопасности на корпусе инверторных аппаратов печатается таблица соответствия толщины свариваемой стали диаметру электрода и рабочему току.

Уход за пределы указанных параметров приведёт к некачественным швам. Возможны отлом, обрыв, прогибы сваренной конструкции со всеми вытекающими последствиями.

Какой аппарат выбрать?

С точки зрения экономии средств, действительно, не нужен сварочный инвертор на максимальный ток дуги в 220 А, когда можно обойтись 160 амперами, не превышая ток в 140-150 при диаметре стального (внутреннего) стержня электрода до 4-х мм.

О том, что инвертор работает почти «в пику» и подвергается перегреву – горячие силовые каскады, горячий, как работающая лампочка накаливания в 80 ватт энергии, радиатор – задумываются немногие новички.

Сварочные агрегаты именитых брендов стоят дороже, чем аппараты от малоизвестных на сегодня китайских фирм. Практика показывает, что лучше перестраховаться и взять как минимум инверторник с двух-трёхкратным запасом мощности. Такая модель даже при ежедневной работе до нескольких часов – в пересчёте на непрерывное горение сварочной дуги – проработает без проблем лет 10. В течение данного срока потребителю не придётся менять сгоревшие силовые диодные мосты, конденсаторы и микросхему (если она есть).

Выбрав оптимальный по рабочим параметрам сварочный аппарат, пользователь обеспечит долговечную работу, многолетний срок его службы. Выходить за пределы рабочего тока и диаметра электродов, указанных в таблице, строго не рекомендуется.

расчет и ток в первичной и вторичной обмотке

На чтение 19 мин. Просмотров 3.3k. Опубликовано

03.03.2019 Обновлено 27.07.2019

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.

[box type=”fact”]Величина сварочного тока зависит от скорости, с которой подается электродная проволока. Источник питания, в свою очередь, устанавливает напряжение дуги и обеспечивает саморегулирование ее длины.[/box]

В зависимости от количества фаз выделяют:

1. Однофазный сварочный трансформатор – модель, работающая только при напряжении 220 В.
   Предназначен для бытовых нужд.
2. 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:

1. Центральная часть – магнитопровод, изготавливаемый из нескольких пластин, гальванически разъединенных между собой.
   Самодельные сердечники делают из электротехнической стали, которую можно взять из «донорской» техники.
2. Обмотки из изолированного провода размещаются на сердечнике.
   Длина провода, его сечение и количество витков непосредственно влияет на характеристики аппарата.
3. Регулировку тока можно осуществлять, используя различные решения, приведенные ранее.
   Речь идет про подвижный шунт, обмотки и т.д.
4. В целях защиты устройства его помещают в корпус.
5. 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.

Характеристика сварочного трансформатора | Строительный портал

Занимаясь поисками подходящего сварочного трансформатора, многие отказываются от заводских моделей в пользу самодельных. Причины такого решения могут быть самые разнообразные, начиная от неприемлемых цен и заканчивая желанием сделать сварочный трансформатор самостоятельно. По сути особых сложностей в том, как сделать сварочный трансформатор, нет, к тому же, самодельный сварочный трансформатор может по праву считаться предметом гордости любого хозяина. Но при его создании невозможно обойтись без знаний об устройстве и схеме трансформатора, его характеристиках и расчетах по ним.

1. Рабочие характеристики сварочного трансформатора
2. Схема сварочного трансформатора
3. Расчет сварочного трансформатора

 

Рабочие характеристики сварочного трансформатора

 

Любой электроинструмент обладает определенными рабочими характеристиками и сварочный трансформатор не исключение. Но кроме привычных, таких как мощность, количество фаз и требуемое для работы напряжение в сети, сварочный трансформатор имеет целый набор уникальных характеристик, каждая из которых позволит безошибочно подобрать в магазине аппарат под определенный вид работ. Для тех же, кто собирается изготовить сварочный трансформатор своими руками, знание этих характеристик потребуется для выполнения расчетов.

Но прежде чем перейти к детальному описанию каждой характеристики, необходимо разобраться, что собой представляет базовый принцип работы сварочного трансформатора. Он довольно прост и заключается в преобразовании входящего напряжения, а именно его понижении. Понижающая вольтамперная характеристика сварочного трансформатора имеет следующую зависимость – при понижении напряжения (Вольт) возрастает сила тока сварки (Ампер), что и позволяет плавить и сваривать металл. На основе этого принципа и построена вся работа сварочного трансформатора, а также связанные с ней другие рабочие характеристики.

Напряжение сети и количество фаз

С этой характеристикой все довольно просто. Она указывает на требуемое для работы сварочного трансформатора напряжение. Это может быть 220 В или 380 В. На практике напряжение в сети может немного колебаться в пределах +/- 10 В, что может сказаться на стабильной работе трансформатора. При расчетах для сварочного трансформатора напряжение в сети является основополагающей характеристикой для расчетов. К тому же, от напряжения в сети зависит количество фаз. Для 220 В – это две фазы, для 380 В – три. В расчетах это не учитывается, но для подключения сварочного аппарата и его работы это важный момент. Также есть отдельная категория трансформаторов, которые могут работать как от 220 В, так и от 380 В.

Номинальный сварочный ток трансформатора

Это основная рабочая характеристика любого сварочного трансформатора. От величины силы сварочного тока зависит возможность резки и сварки металла. Во всех сварочных трансформаторах это значение указывается максимальным, так как именно столько способен выдать трансформатор на пределе возможностей. Конечно, номинальный сварочный ток можно регулировать для возможности работы электродами различного диаметра, и для этого в трансформаторах предусмотрен специальный регулятор. Необходимо отметить, что для бытовых сварочных трансформаторов, созданных своими руками, сварочный ток не превышает 160 – 200 А. Это связано в первую очередь с весом самого трансформатора. Ведь чем больше сила сварочного тока, тем больше требуется витков медного провода, а это лишние неподъемные килограммы. В дополнение на сварочный трансформатор цена зависит от металла для проводов обмоток, и чем больше провода было потрачено, тем дороже обойдется сам аппарат.

Диаметр электрода

В работе со сварочным трансформатором для сварки металла используются наплавляемые электроды различного диаметра. При этом возможность использовать электрод определенного диаметра зависит от двух факторов. Первый – номинальный сварочный ток трансформатора. Второй – толщина металла. В приведенной ниже таблице указаны диаметры электродов в зависимости от толщины металла и сварочного тока самого трансформатора.

Как видно из этой таблицы, использование 2 мм электрода будет просто бессмысленным при силе тока в 200 А. Или наоборот, 4 мм электрод бесполезен при силе тока в 100 А. Но довольно часто приходится выполнять сварку металла различной толщины одним и тем же аппаратом и для этого сварочные трансформаторы оборудуются регуляторами силы тока.

Пределы регулирования сварочного тока

Для сварки металла различной толщины используются электроды различного диаметра. Но если сила сварочного тока будет слишком большой, то металл при сварке прогорит, а если слишком маленькой, то не удастся его расплавить. Потому в сварочных трансформаторах для этих целей встраивается специальный регулятор, позволяющий понижать номинальный сварочный ток до определенного значения. Обычно в самодельных сварочных трансформаторах создается несколько ступеней регулировки, начиная от 50 А и заканчивая 200 А.

Номинальное рабочее напряжение

Как уже отмечалось, сварочный трансформатор преобразует входящее напряжение до более низкого значения, составляющего 30 – 60 В. Это и есть номинальное рабочее напряжение, которое необходимо для поддержания стабильного горения дуги. Также от этого параметра зависит возможность сварки металла определенной толщины. Так для сварки тонколистового металла требуется низкое напряжение, а для более толстого – высокое. При расчетах этот показатель весьма важен.

Номинальный режим работы

Одной из ключевых рабочих характеристик сварочного трансформатора является его номинальный режим работы. Он указывает на период беспрерывной работы. Этот показатель для заводских сварочных трансформаторов обычно составляет около 40%, а вот для самодельных он может быть не выше 20 – 30%. Это значит, что из 10 минут работы можно беспрерывно варить 3 минуты, а 7 давать отдохнуть.          

Мощность потребления и выходная

Как и любой другой электроинструмент, сварочный трансформатор потребляет электроэнергию. При расчетах и создании трансформатора показатель потребляемой мощности играет важную роль. Что касается выходной мощности, то её также следует учитывать, так как коэффициент полезного действия сварочного трансформатора напрямую зависит от разницы между этими двумя показателями. И чем меньше эта разница, тем лучше.

Напряжение холостого хода

Одной из важных рабочих характеристик является напряжение холостого хода сварочного трансформатора. Эта характеристика отвечает за легкость появления сварочной дуги, и чем выше будет напряжение, тем легче появится дуга. Но есть один важный момент. Для обеспечения безопасности человека, работающего с аппаратом, напряжение ограничивается 80 В.

 

Схема сварочного трансформатора

 

Как уже отмечалось, принцип работы сварочного трансформатора заключается в понижении напряжения и повышении силы тока. В большинстве случаев устройство сварочного трансформатора довольно простое. Он состоит из металлического сердечника, двух обмоток – первичной и вторичной. На представленном ниже фото изображено устройство сварочного трансформатора.

С развитием электротехники принципиальная схема сварочного трансформатора совершенствовалась, и сегодня производятся сварочные аппараты, в схеме которых используются дроссели, диодный мост и регуляторы силы тока. На представленной схеме видно, как диодный мост интегрирован в сварочный трансформатор (фото ниже).

Одним из самых популярных самодельных сварочных трансформаторов является трансформатор с тороидальным сердечником, в силу его малого веса и прекрасных рабочих характеристик. Схема такого трансформатора представлена ниже.

Сегодня существует множество различных схем сварочных трансформаторов, начиная от классических и заканчивая схемами инверторов и выпрямителей. Но для создания сварочного трансформатора своими руками лучше выбирать более простую и надежную схему, не требующую использования дорогой электроники. Как, например, сварочный тороидальный трансформатор или трансформатор с дросселем и диодным мостом. В любом случае для создания сварочного трансформатора, кроме схемы, придется выполнить определенные расчеты, чтобы получить требуемые рабочие характеристики.

 

Расчет сварочного трансформатора

 

При создании сварочного трансформатора под конкретные цели приходится определять его рабочие характеристики заранее. Кроме этого, расчет сварочного трансформатора выполняется для определения количества витков первичной и вторичной обмоток, площади сечения сердечника и его окна, мощности трансформатора, напряжения дуги и прочего.

Для выполнения расчетов потребуются следующие исходные данные:

• входящее напряжение первичной обмотки (В) U1;
• номинальное напряжение вторичной обмотки (В) U2;
• номинальная сила тока вторичной обмотки (А) I;
• площадь сердечника (см2) Sс;
• площадь окна (см2)So;
• плотность тока в обмотке (A/мм2).

Рассмотрим на примере расчета для тороидального трансформатора со следующими параметрами: входящее напряжение U1=220 В, номинальное напряжение вторичной обмотки U2=70 В, номинальная сила тока вторичной обмотки 200 А, площадь сердечника Sс=45 см2, площадь окна So=80 см2, плотность тока в обмотке составляет 3 A/мм2.

Вначале рассчитываем мощность тороидального трансформатора по формуле:

P габаритн = 1,9*Sc*So. В результате получим 6840 Вт или упрощенно 6,8 кВт.

Важно! Данная формула применима только для тороидальных трансформаторов. Для трансформаторов с сердечником типа ПЛ, ШЛ используется коэффициент 1,7. Для трансформаторов с сердечником типа П, Ш – 1,5.

Следующим шагом будет расчет количества витков для первичной и вторичной обмоток. Чтобы это сделать, вначале придется вычислить необходимое количество витков на 1 В. Для этого используем следующую формулу: K = 35/S. В результате получим 0,77 витка на 1 В потребляемого напряжения.

Важно! Как и в первой формуле, коэффициент 35 применим только для тороидальных трансформаторов. Для трансформаторов с сердечником типа ПЛ, ШЛ используется коэффициент 40. Для трансформаторов с сердечником типа П, Ш – 50.

Далее рассчитываем максимальный ток первичной обмотки по формуле: Imax = P/U. В результате получим ток для первичной обмотки 6480/220=31 А. Для вторичной обмотки силу тока берем за константу в 200 А, так как возможно придется варить электродами с диаметром от 2 до 3 мм металл различной толщины. Конечно, на практике 200 А – это предельная сила тока, но запас в пару десятков ампер позволит аппарату работать более надежно.

Теперь на основании полученных данных рассчитываем количество витков для первичной и вторичной обмоток в трансформаторе со ступенчатым регулированием в первичной обмотке. Расчет для вторичной обмотки выполняем по следующей формуле  W2 =U2*K, в результате получим 54 витка. Далее переходим к расчету ступеней первичной обмотки. Для этого используем формулу W1ст = (220*W2)/Uст.

Где:

Uст – необходимое выходное напряжение вторичной обмотки.

W2 – количество витков вторичной обмотки.

W1ст – количество витков первичной обмотки определенной ступени.

Но прежде чем приступить к расчету витков ступеней первичной обмотки, необходимо определить напряжение для каждого. Сделать это можно по формуле U=P/I, где:

P – мощность (Вт).

U – напряжение (В).

I – ток (А).

Например, нам требуется сделать четыре ступени со следующими показателями номинальной силы тока на вторичной обмотке: 160 А, 130 А, 100 А и 90 А. Такой разброс понадобится для использования электродов различного диаметра и сварки металла различной толщины. В результате получим Uст = 40,5 В для первой ступени, 50 В для второй ступени, 65 В для третьей ступени и 72 В для четвертой. Подставив полученные данные в формулу W1ст = (220*W2)/Uст, рассчитываем количество витков для каждой ступени. W1ст1 = 293 витка, W1ст2 = 238 витков, W1ст3 = 182 витка, W1ст4 = 165 витков. В процессе намотки провода на каждом из этих витков делается отвод для регулятора.

Осталось рассчитать сечение провода для первичной и вторичной обмоток. Для этого используем показатель плотности тока в проводе, который равен 3 A/мм2. Формула довольно проста – необходимо максимальный ток каждой из обмоток разделить на плотность тока в проводке. В результате получим для первичной обмотки сечение провода Sперв = 10 мм2. Для вторичной обмотки сечение провода Sвтор = 66 мм2.

Создавая сварочный трансформатор своими руками, необходимо выполнить все вышеперечисленные расчеты. Это поможет правильно подобрать все необходимые детали и затем собрать из них аппарат. Для новичка выполнение расчетов может показаться весьма запутанным занятием, но если вникнуть в суть выполняемых действий, все окажется не таким уж и сложным.

Как выбрать сварочный аппарат. Часть первая: КПД

 

Как выбрать сварочный аппарат (сварочный инвертор). Часть первая: читаем паспорт сварочного инвертора.

Автор: Дмитрий Атеев, интернет-магазин «Силовик».

В России более 70 торговых марок сварочных инверторов с ценами, отличающимися в несколько раз. Большинство из них сделаны в Китае, но продаются у нас как «Германия», «Латвия», «Италия», «Россия». Некоторые сделаны в России и по качеству либо хуже китайских, либо дороже, хотя падение рубля сделало Китай дорогим и дает реальный шанс нашим производителям. В любом случае, доля китайского сварочного оборудования на рынке инверторов выше 90%, не только у нас в России, но и во всём мире.

По моим наблюдениям, 99% тех, кто продаёт сварочные аппараты, ничего о них не знают или знают лишь минимальную информацию, написанную в паспорте на аппарат. 

Если бы в паспортах писали правду, всё было бы просто — скачал в интернете 10-15 паспортов и выбирай что лучше по своим критериям.

Но проблема в том, что 90% технических характеристик из паспортов — враньё, ошибки и пропаганда (пропаганда иногда бывает правдивой).

Тем не менее разобраться с этим нужно, а где и что правда, а что ложь — об этом позже.

Беру типичный паспорт типичного сварочного инвертора. Один из лидеров российского рынка. По теории вероятности, если вы находитесь в России, то велика вероятность, что именно этот паспорт может оказаться у вас в руках.

В паспорте 10 характеристик:

1. Диапазон рабочего напряжения

2. Максимальный потребляемый ток в амперах

3. Напряжение холостого хода

4. Напряжение дуги

5. Диапазон регулирования сварочного тока в амперах

6. Продолжительность нагружения в процентах

7. Максимальный диаметр электрода в милиметрах

8. Класс защиты

9. Рабочий диапазон температур

10. Масса

Здесь есть несущественные, неважные характеристики и нет самой главной, о чем напишу ниже.

Несущественные эти характеристики потому, что у всех производителей и увсех моделей они почти одинаковые и сравнить их нельзя. Но разобрать смысл есть, так как попутно мы получим важную информацию так сказать «между строк».

Разберем их подробнее.

Пункт 1. Диапазон рабочего напряжения.

Даже если у вас нормальное напряжение дома или на даче, столкнуться с проблемой низкого напряжения в сети вы сможете за свою «сварочную» жизнь не раз. Для профессионалов это более актуально, так как никогда не знаешь где, когда и при каком напряжении придётся сваривать. Даже простой удлинитель садит напряжение, а длинный удлинитель в десятки метров садит его на десятки вольт, потому что толщина проводов в удлинителе как правило не соотвествует норме для такой мощной нагрузке, как сварочный аппарат.

И тут лучше взять нормальный сварочный инвертор, чем такой, что будет работать только по большим праздникам. И вот тут чтение паспорта нам скорее всего вообще ничего не даст. Два аппарата, номер один и номер два из предыдущего размера. В первом написано 160 вольт-260 вольт в паспорте. Во втором — 220вольт+-10%. По паспорту надо брать первый. Фактически — второй. Почему они так пишут — непонятно. Для первого — это завышение возможностей, для второго — занижение. У первого логика — «лишь бы продать», у второго — «как бы чего не вышло», так как низкое напряжение — это всегда дополнительная нагрузка на аппарат. Ведь если напряжение падает, а ток растёт, идет нагрев всей электроники. По сути сварочный процесс это и есть понижение напряжения при росте тока. Поэтому одни производители всегда будут скромно умалчивать о своих возможностях, чтобы сохранить репутацию, а другие будут наоборот преувеличвать свои возможности, чтобы продать свою технику любыми путями.

В жизни среди людей также: есть «наглые» и есть «скромные». Наглость помогает не всегда. В природе между ними баланс. Ну и тут также.

Какой аппарат перед вами — вы по паспорту не узнаете. Напряжение питания — это один из самых частых способов обмануть покупателя.

Мой совет — пока сами своими глазами не увидите, что аппарат нормально работает на пониженном напряжении — не надейтесь на паспорт

Паспорт вам может помочь лишь в одном случае.

Если аппарат действительно не работает, по Закону о защите прав потребителей его можно вернуть продавцу на законных основаниях, так как это неустранимый недостаток.

В общем и целом подводя итог раздела — все аппараты должны нормально работать при 160 вольтах. Все инверторные сварочные аппараты. Ниже тоже, но хуже. А до 160 — нормально.

Если аппарат на пониженном напряжении не работает или теряет свою мощность — это плохой аппарат. На рынке слишком много хороших аппаратов, чтобы покупать плохие.
 

Пункт 3. Напряжение холостого хода .

Прежде чем писать этот раздел, посмотрел, что пишут по этому поводу в интернете на форумах. Как и ожидалось даже продвинутые специалисты спорят месяцами об этом вопросе. То есть это единственный раздел, по поводу которого точного мнения нет. Основных точек зрения две — чем больше тем лучше (чем выше напряжение, тем лучше зажигается дуга) и вторая точка зрения, что значения это никакого не имеет. На электродах стоит указание напряжения холостого хода, но только для трансформаторных сварочников, то есть для переменного тока, а инверторы — это постоянный ток, там имеет значение полярность (прямая или обратная), но не напряжение. Наш сервис, интернет-магазина «Силовик» придерживается той точки зрения, что реально для розжига дуги достаточно напряжения и 60 вольт холостого хода и от 90 вольт они почти не отличимы, тем более нельзя сказать, что лучше — 60 или 90 или что то посередине. Почти все аппараты за редким исключением укладываются в этот диапазон напряжений. Однако дыма без огня не бывает и первая точка зрения тоже основана не на пустом месте. С точки зрения физики, чем выше напряжение холостого хода, тем лучше будет зажигаться дуга через грязь, ржавчину, и прочие наслоения неподготовленного к сварке металла. Также чем выше напряжение, тем оно опаснее для человека. В принципе любое напряжение выше 36 вольт официально опасно для человека, но 60 вольт или 100 вольт тоже имеют разницу не в пользу последнего. Один из форумчан так и написал, «я не боюсь сетевого напряжения в 220 вольт, но напряжениие холостого хода в 100 вольт побаиваюсь». С другой стороны при падении сетевого напряжения падает и напряжение холостого хода. Напряжение ниже 50 вольт холостого хода сильно усложнит сварку и стабильность дуги и розжиг электрода, поэтому на мой взгляд нужен разумный баланс — вольт 70-80. Разумеется нужно учесть еще и тот факт, что высокий холостой ход не имеет смысла без нормального тока. Мы провели эксперимент, взяли аппарат №1 и аппарат №2 из предыдущих разделов. Первый выдал 87 вольт холостого хода, второй 73 вольта. После нагрузки всего в 5 ампер первый выдал 42 вольта, а второй 52. Так о чем говорит показатель «напряжение холостого хода» в паспорте? Ни о чём. Несмотря на то, то вопрос потенциально важный, паспорт нам ничем не поможет. Кстати, разница реального напряжения в паспортах и в аппаратах оказалась довольно высокой — 7-8 вольт. И это при разбеге всех или почти всех аппаратов в 30 вольт (от 60 до 90).

Остались две характеристики из паспорта сварочного инвертора из десяти. И эти характеристики из заявленных самые важные.

Пункт 4, напряжение дуги.

Последний несущественный показатель. Напряжение дуги у всех указывается примерно одинаковое. Если мерять этот показатель на балластном реостате, то он значительно ниже паспортного. Указывается обычно 28, реально 16-19 вольт. Возможно, мерять надо между электродом и заготовкой на зажженой дуге. Возможно. Только зачем? Что даст этот показатель? Что в нём полезного? Измерить мощность аппарата? Тут нужен балластный реостат (тогда напряжение будет 16-19 вольт). К напряжению холостого хода напрямую этот показатель также значения не имеет, это другой, независимый показатель. Для чего его вставляют в паспорта, я не понимаю. Думаю, просто надо что-то написать для солидности. Кстати, далеко не все вставляют этот показатель в паспорта, так что если не найдёте его в паспорте — не удивляйтесь. Возможно этот паспорт писали профессионалы.

Дальше начинают существенные и очень существенные характеристики.

Пойду от менее важному к более важному.

Пункт 5. Диапазон регулирования сварочного тока в амперах. Пункт 6. Продолжительность нагружения в процентах

Эти две характеритики считаются обычно самыми важными. Они напрямую связаны между собой через реальную мощность сварочного аппарата.

Каждый по отдельности этот пункт косвенно отвечает на вопрос насколько мощный сварочный инвертор мы имеем. По отдельности — косвенно, а вместе — прямо. Поэтому и рассматривать мы их будем вместе.

За силу сварочного инвертора отвечают силовые транзисторы («силовики»), это такие небольшие детали по технологии изготовления родственные процессору компьютера. Это самые главные детали сварочного аппарата и разумеется самые дорогие. Для специалистов: дальше речь пойдет о IGBT-транзисторах, а не MOSFET, так как последние почти не представлены на рынке в последнее время

Когда нужен дешевый сварочный инвертор, берут два «силовика» поменьше и послабее, а когда нужен мощный профессиональный — берут мощные силовые транзисторы и ставят их не по две штуки, а по 4 или даже 8 штук в один аппарат. Номинал «силовиков» как правило 20 ампер, 40 ампер и 60 ампер, они выдерживают напряжение 600 вольт и температуру до 150 градусов. Несмотря на то, что 95% сварочных аппаратов в мире производятся в Китае, а потом перепродается местными компаниями как продукция местного производства, силовые транзисторы бывают как китайские, так и японские и американские. Производство таких материалов относится к высоких технологиям и американцы, скажем так, не брезгуют этим заниматься. Хотя на рынке стремительно растет доля и китайской продукции в том числе. Даже мой многолетний опыт работы в этой сфере не позволяет мне точно сказать, какие «силовики» лучше — японские или американские, потому что большиснтво фирм собирающих сварочные аппараты сами силовые транзисторы не производят, а покупают, при этом часто меняя поставщиков. Из-за это не только у нас, но и у самих производителей нет четкой статистики отказов по этой детали, хотя обычно если выгорает силовая часть инвертора, винят не силовые транзисторы в этом, а перегрев или выход из строя управления инвертора. Но что точно известно — чем более мощные силовые транзисторы стоят на аппарате, чем больше их количество, тем мощнее аппарат и надежнее.

Чем можно сломать силовой транзистор? В основном только перегревом. От чего греется «силовик» — от внутреннего сопротивления току. Более мощный силовой транзистор греется на таком же токе меньше, а менее мощный — больше. Если допустить перегрев, транзистор гарантированно выйдет из строя и потащит за собой остальные силовые транзисторы в этом аппарате (при ремонте меняют даже выжившие силовые транзисторы, так как они уже нормально работать не смогут). Чтобы не допустить перегрев, транзисторы сажают на мощные аллюминиевые радиаторы через термопасту, а для охлаждения радиаторов используют вентилляторы. Вентилляторы дешевле силовых транзисторов, поэтому производители дешевых инверторов предпочитают ставить по два вентиллятора в аппарат, а не увеличить реальную мощность номиналов.

И вот тут самый главный обман и кроется. Можно поставить 4 силовых транзистора по 20 ампер и аппарат будет выдавать 200 ампер, можно поставить 8 силовых транзисторов по 40 ампер и аппарат будет выдавать 200 ампер, хотя реальный номинал силовых транзисторов выше в 4 раза. Выдавать аппарат будет столько, насколько его настроят на заводе. Разница будет только в том, что первый вариант начнет сильно грется в работе, но его будут усиленно охлаждать двумя вентилляторами до того, как сработает датчик, а второй греться чильно не будет и вентиллятор легко справиться и один. Надо понимать, что вентиллятор охлаждает тем воздухом, который есть и если на улице температура +30 градусов, то будет вот такое охлаждение. При этом нагрев идет не постоянный, а волнами, то есть дуга горит — нагрев идёт, дуга погасла нагрев прекратился, вентиллятор работает. Фактически это выливается в то, что вентилляторы не успевают охлаждать слабые транзисторы и через какое-то время срабатывает термодатчик аварийного отключения. Время до срабатывания термодатчика обычно обозначают буквами ПН (продолжительность нагружения) или ПВ (продолжительность включения). То есть, грубо, проработал 6 минут из десяти — 60% ПВ (ПН). Проработал 3 минуты — 30% ПВ (ПН). Не отключился — 100% ПН(ПВ). Меряют на максимальном токе, выкручивая ручку регулировки по часовой стрелке до максимума. Делают несколько измерений подряд, потом выводят среднюю цифру. Таким образом, слабый инвертор может выдать большой ток, но не способен держать его долго, а мощный инвертор способен выдать большой ток и способен держать его долго. Обычно, бытовые инверторы настраивают так, что они держат большой ток недолго в расчете на то, что долго в быту работать инвертором не будут. Профессиональные инверторы настраивают так, что они, допустим, смогут держать ток 300 ампер, но настраивают их только на 200, чтобы остался запас мощности и вентиллятор смог охлаждать радиаторы силовых элементов бесконечно долго, столько сколько сможет работать сварщик. Считается что аппарат с ПВ (ПН) более 60% включительно — профессиональный аппарат, а все что ниже — бытовые. Фактически в паспортах пишут что угодно, но не правду. Например аппарат №1 и аппарат №2 из предыдущих разделов. Первый аппарат указан ток 220 ампер, реально выдал 193 ампера, в паспорте указан ПВ 70% — реально проработал первый раз 6 минут, второй 4 минуты, третий 3. В среднем ПВ реально около 40%. Второй аппарат выдал 200 ампер, заявлен 200 ампер, проработал 48 минут, не отключился, эксперимент закончили, так как температура на выходе не росла, таким образом он бы не отключился совсем. А ПВ был заявлен 60%.

Но окончательно запутывает вопрос следующая проблема. Отключает аппараты по перегреву не термодатчики силовых транзисторов, которых у тех нет, а термодатчики аппаратов на радиаторах охлаждения. Термодатчик каждый производитель ставит туда, куда считает нужным — на трансформатор, на диоды, на силовые транзисторы, подальше от элементов, поближе к элементам. Каждый раз разный результат. И термодатчики тоже могут быть с разными температурами срабатывания.

Поэтому вывод № 1. Читать раздел с ПН и ПВ надо лишь для общей картины, но никак не верить на слово — завышают почти все, но есть и те, кто занижает.

Вывод второй. Раздел с регулировкой тока читать тоже нужно только для общего понимания. Если написано 220 ампер — может быть будет 200, а может и 120. У нас и такие и такие есть.

Пункт 7 — максимальный диаметр электрода.

Это предпоследний несущественный показатель. Напомню, что полезную информацию дают и несущественные пункты, но так как они у всех одинаковые или почти одинаковые, мы их называем несущественными.

«Как же так?» — скажут мне — «Это же самый главный показатель». Нет. Не самый и не главный. Это пропаганда. Реклама. Причем этим пунктом забили голову огромному количеству любителей-сварщиков, профессионалы же на этот пункт никак не ориентируются, они знают, что электроды бывают разные и ток подбирать нужно и под электрод и под заготовку и под ситуацию.

Таким образом и максимальный размер электрода — это просто рекламный ход, чтобы продать более мощный аппарат и больше ни для чего этот пункт не нужен.

На пачке элетродов ОК46 2.5 мм указан ток сварки 60-100 ампер, а на «четверке» (4 милиметра)100-200 ампер.

А где же «тройка» тогда? Самый популярный размер электродов.

Часто задают вопрос: «что, этот аппарат и «четверку» потянет?»

Да, у нас самый слабый аппарат на 110 ампер. Даже он потянет, говорим мы.

«Пятёрка» (5 миллиметров) горит и на 90 амперах неплохо. Так что выбросите эти максимальные размеры электродов из головы. Ориентируйтесь на то, что тройка — это примерно 100 ампер в среднем. Хотите запас тока и надежности — берите больше. Не хотите переплачивать, можно и не переплачивать. У сварочного аппарата своего штангенциркуля нет и если вы ему принесете электрод не того размера, что написан в паспорте, он не откажется работать под этим предлогом.

Гораздо полезнее читать инструкцию к электродам.

Номер 8, класс защиты.

У всех аппаратов или почти всех класс защиты IP21 или IP21S (что в сути то же самое). Если коротко, то первая цифра 2 говорит о том, что такой толстый предмет как палец внутрь аппарата не попадет. Вторая цифра — 1 говорит о том, что вертикальные капли дождя не попадут внутрь. Сделать аппарат пылевлагозащищенным, так чтобы работать под водой не столько невозможно, сколько бессмысленно. Подводный инвертор спросом пользоваться будет в 0.001%, поэтому все делают аппараты открытые для вентилляции, а следовательно для пыли и влаги. А потому у всех IP21 (написать можно что угодно, реально это будет все таки 21).

Однако по степени пылезащищенности они сильно отличаются, а информация о классе защиты нам в данном случае никак помочь не может. Для этого надо взглянуть на аппарат. Сварочные аппараты инверторного типа бывают одноплатные (внутри одна основная плата) и трехплатные (внутри три основных платы). Есть небольшие вспомогательные платы, но грубо все инвертора можно разбить на эти две категории с многочисленными вариациями. Трехплатные аппараты намного лучше защищены от пыли и грязи, чем одноплатные.

Одноплатный аппарат представляет собой одну большую плату почти размером с корпус аппарата, на которой размещены все элементы — управление, питание, силовые элементы, кондесаторы, радиаторы силовых элементов и вентилляторы. Всё это должно находиться на разных платах, но умещено в одну. Места между элементами очень мало и 12-вольтовые дорожки управления часто соседствуют с 300-вольтовыми дорожками силовой части.Отсюда часты пробои при попадании влаги с пылью, что влечет выход из строя сварочного инвертора.

Вентиллятор охлаждения (иногда их два) стоит (стоят) также на этой плате и поток воздуха идёт с задней части аппарата в переднюю через всю плату, забрасывая её пылью, грязью и мелкими металлическими частицами, которые в виде сварочных искр обильно попадают на место сварки.

Двойные вентилляторы одноплатных аппаратов делают эту работу (засорение инвертора) вдвойне эффективнее. Два вентиллятора — это тот пример, когда явное зло выдаётся за добро и даже конкурентное преимущество аппарата. «Как же?» — спросите вы, «два вентиллятора лучше охлаждают силовую часть инвертора! Где логика? Ведь это дополнительные затраты».

Логика в том, что на профессиональные аппараты с трехплатной компоновкой ставят всегд только один вентиилятор и он прекрасно справляется с охлаждением. На слабые инвертора, о чём подробнее немного позже, ставят слабые силовые транзисторы, которые при длительной работе сильно греются (физика!) и которые надо усиленно охлаждать. Вот для этого и ставят копеечные 12 вольтовые вентилляторы в пару, так как один вообще не будет справляться.

Трехплатные аппараты сделаны по другой схеме. Три платы — не одна. Места намного больше, дорожки не примыкают друг к другу, радиаторы силовой части расположены в виде тоннеля («тоннельное охлаждение») в виде квадратной трубы, на входе которой стоит вентиллятор (один), а выход этого тоннеля идет на переднюю вентилляционную решетку. Пыль организованным строем идёт на выход. Разумеется, полной герметичности процесса добиться не получается и часть пыли попадает на электронику, но только часть, а не почти вся, как на одноплатных «пылесосах». В итоге процент поломок аппаратов «из-за пыли» на «трехплатниках» снизился даже не в разы, а на порядок, то есть в десятки раз.

Можно сделать вывод, что я не люблю «одноплатники» и люблю «трехплатники». Ничего подобного. На рынке примерно 30% трехплатных аппаратаов и 70% одноплатных. Одноплатные аппараты — это в первую очередь дешевизна. Они в полтора-два раза дешевле трехплатных. Поэтому бытовые аппараты как правило делают одноплатными. В быту частники достают свои сварочные инвертора порой пару раз в год и буквально пылинки с них сдувают. Откуда взяться грязи и пыли внутри? Тем не менее количество поломок по причине попадания грязи внутрь одноплатного аппарата все равно очень высокое.

Разбираем характеристики дальше, итак

Пункт 9 паспорта — рабочий диапазон температур.

Широты у нас холодные, зима длинная а лето короткое, поэтому вопрос не праздный. Большинство аппаратов по паспортам как бы не могут работать на морозе. На практике работают почти все. Строго говоря не совсем понимаю, почему аппарат не может работать при температуре минус 40, если основная проблема с температурой у сварочных инверторов — перегрев, а не наоборот замерзание. Аппарат сам себя греет как приличный конвектор. Около 2 квт остаются в самом аппарате или выходят через вентилляционную щель на передней панели, так что от него ещё грется можно. Теоретически.

На практике зимой в тридцатиградусный мороз нагреть аппарат довольно сложно, так как вентиллятор (а у некоторых и два) загоняют кубометры морозного воздуха в электронику аппарата, в то время пока вы возитесь с железяками. Профессиональным сварщикам проще — они больше сваривают, и меньше возятся. Поэтому у них аппараты на морозе работают. Остальным могу посоветовать приделать на аппарат выключатель вентилятора, это совсем не сложно. Ну или подождать короткого лета, что ещё проще.

Номер 10 — «масса».

Как и предыдущая характеристика эта ни о чём не говорит. На неё даже производители не обращают внимание, поэтому чаще всего масса указана с ошибкой. Их никто не взвешивает, потому что производители знают, что 200 амперный аппарат весит примерно 5 кг, 140 амперный — 3.5 кг и так далее. Специально взвешали аппарат из примера, который разбираем сейчас. Реально меньше на 300 грамм или примерно 8% веса. Все конкуренты весят примерно также.

Но вот что бросилось в глаза и на что есть смысл обратить внимание. Аппарат на 190 ампер весит 4.7 кг, на 200 грамм меньше чем 220 ампер и на 300 грамм меньше чем на 250 ампер. Такого быть не может! Уважающий себя производитель никогда так не сделает. Вот пример из другого паспорта — аппарат на 180 ампер весит 5.1 кг, 200 ампер весит 5.6 кг, аппарат на 250 ампер весит 9.1 кг, то есть почти на 4 кг больше. Цифры кстати говоря ошибочные везде, но общий смысл передан верно. У первого производителя все три аппарата примерно одинаковые, а у второго сильно и заметно отличаются в размерах и следовательно в весе.

Теоретически 250 ампер из 5 килограммового аппарата выжать можно, он даже проработает какое-то время без особых проблем. Минут 15. Так что если увидите сварочный аппарат на 250 ампер весом в 5 кг — отдайте паспорт продавцу и пожелайте ему удачи.

Некоторые владельцы «250 амперных аппаратов» могут поспорить со мной, что у них такие есть и работают они прекрасно. Не соглашусь по двум причинам — у вас НЕ «250 амперник», а «200 амперник», вас обманули. А во вторых, сваривают такими аппаратами все равно «тройкой» на 100-130 амперах, то есть не давая ему реальной нагрузки. Но с такой нагрузкой спарвиться и самый простой и дешевый сварочный инвертор, для этого вовсе необязательно было покупать аппарат «на 250 «как бы» ампер».

 

Пункт 11. Максимальный потребляемый ток в амперах.

Ток в амперах это очень важно. В паспорте на аппарат, который я привел в пример, максимальный переменный входящий ток указан 30 ампер и О, ЧУДО! Он действительно 30 ампер. Угадали. Возможно измеряли. Так или иначе, это единственный показатель в этом паспорте абсолютно точно отражающий реальность. Ток указывает на потреблямую аппаратом мощность. Ток умножаете на напряжение, получаете мощность. То есть 30 ампер умножили на 220 вольт, получили 6.6 квт.

«Хорошо» — скажете вы,-«Мы поняли сколько заплатим за свет в конце месяца. Но нам это совсем не важно. Мощный аппарат потребляем больше, менее мощный меньше. Более мощный можно регулятором сделать менее мощным понизив мощность. Что в этом такого важного».

А вот что. Действительно потребляемая мощность важна тогда, когда собираешься работать от генератора или выбираешь сечение удлинителя или предохранитель в щиток. Но сварочные инвертора не относятся к классу энергосберегающей техники, это все знают.

Этот показатель важен в другом. При помощи его мы можем отличить слабенькие аппараты с примитивными схемами стабилизации дуги от тех, у которых есть запас мощности, а значит более надежных и с более дорогими схемами. Для этого нам будут нужны: тестируемый аппарат, токовые клещи переменного тока, ЛАТР (лабораторный трансформатор) киловатт на 10, который понизит напряжение с 220 вольт до, допустим, 160 вольт, балластный реостат, который будет заменителем сварочного процесса и калькулятор для подсчёта итогового результата.

Суть метода в следующем. При падении напряжения ниже установленного в 220 вольт для сохранения стабильной мощности, аппарат должен начать повышать ток. То есть по паспорту 30 ампер. Это на 220 вольт. Понижаем напряжение до 160 вольт и смотрим. При 160 вольтах у всех аппаратов произведение напряжение на ток должно быть примерно таким же как и и при 220вольтах. По идее — будет падать (закон Ома). Но инвертор на то и инвертор, что может стабилизировать ток при падении напряжения. Но для этого на инверторе нужна мощная силовая электроника, так как повышение тока может вызвать выход аппарата из строя. Приведу пример(реальный, но без названий фирм и моделей): аппарат №1 — при напряжении 220 вольт входящий ток 30 ампер. Аппарат № 2 при напряжении 220 вольт входящий ток 27 ампер. При понижении напряжения оба начинают наращивать ток, но ниже 180 вольт первый сдаётся и на 160 вольтах потребляет 25 ампер, а второй на 160 вольтах потребляет 38 ампер.

Теперь берем калькулятор и умножаем: первый аппарат забирал из сети 220вольт*30ампер=6600 ватт. То есть 6.6 квт. При понижениии напряжения он стал забирать 160 вольт*25 ампер=4000 ватт. То есть 4 квт. Второй аппарат брал 27 ампер*220 вольт=5940 ватт, при пониженном напряжении стал потреблять 38 ампер*160вольт=6080 ватт, то есть мощность аппарата не упала совсем. Вы бы взяли себе аппарат №1?

Это не единственный подобный тест сварочных инверторов, но довольно показательный. В совокупности несколько тестов дадут полную картину.

А теперь пойдём дальше.

Из всего этого возникает следующий вопрос: а зачем тогда воообще читать паспорта?

Ответ: да ни за чем. Я шесть лет продаю сам или имею отношение к процессу продажи сварочных инверторов прямое отношение, но внимательно прочитал паспорта только сейчас, когда готовился писать статью про технические характеристики сварочных инверторов. Мне и раньше было понятно, что читать там нечего. Отсюда вытекает следующий вопрос:

Как тогда выбрать сварочный инвертор?

Я предложу свой вариант технических характеристик для паспорта сварочного инвертора. Если их заполнить так как есть на самом деле, выбор сварочного аппарата можно будет делать по бумажным данным. Вот мой список с моими комментариями.

1. Производитель и марка силовых транзисторов инвертора. Включая номинал «силовика» и количество, установленное на инверторе. Как правило 20, 30, 40, 50 или 60 ампер. Как правило от 2 штук до 8 штук.

2. Размеры сварочного инвертора. Покупатель должен видеть что этот аппарат меньше а этот больше и делать выбор. Это важно, но мало у кого есть.

3. Минимальное напряжение сети, при котором сохраняется заявленная мощность инвертора. То есть минимальное напряжение в сети при котором аппарат будет работать полноценно.

4. Наличие/отсутствие тоннельной системы охлаждения. От этого зави

для полуавтомата, тороидального, инвертора – обмотка, мощность, сечение сердечника, количество витков на вольт

Всевозможных схем сварочных агрегатов от простейших и до инверторов существует превеликое множество. Для создания самодельного сварочного аппарата лучше выбрать простую и высоконадежную схему, которая не содержит сложной и дорогой электроники. Но в любом случае, кроме схемы, потребуется предварительный расчет сварочного трансформатора. Только после этого можно приступать к его практическому изготовлению.

Схема сварочного трансформатора.

Специфика расчета таких трансформаторов заключается в том, что параметры их компонентов в большинстве случаев подбираются в соответствии с уже имеющимися деталями – чаще всего с данными магнитопровода. Поэтому стандартные методы расчета, которые разработаны для промышленного трансформатора, для самодельного сварочника не всегда применимы. Особенно ярко это проявляется при выходе того или иного параметра за стандартные границы.

Основные характеристики и структура сварочного трансформатора

Выбор максимального значения сварочного тока

Таблица 1. Характеристики сварочных трансформаторов.

Прежде всего, следует определиться, на какое максимальное значение сварочного тока будет рассчитываться трансформатор. Взаимосвязь между толщиной свариваемых металлов, диаметром электродов и сварочным током показана в таблице 1. Учитывая, что используя однофазный трансформатор, получить ток более 200 А практически нереально, домашнему мастеру приходится ограничиваться электродами диаметром не более 4 мм. Чаще всего 3 мм.

Следует установить наиболее подходящий верхний предел сварочного тока и наматывать обмотки под соответствующую ему мощность. При этом следует ясно понимать, что с ее ростом возрастают вес сердечника, сечение и стоимость провода. Кроме того, более мощный трансформатор сильнее греется и быстрее изнашивается. Да и не каждая сеть выдержит такую нагрузку. Золотая середина – аппарат с выходным током 110-120 А.

Прочие рабочие характеристики

Трёхфазный стержневой трансформатор.

Максимальная величина выходного тока – главная характеристика любого сварочника, но наряду с нею следует определиться и с другими важными параметрами:

1. Диапазон регулирования величины выходного тока. В самодельных аппаратах обычно создается ряд ступеней – от 50 А до верхнего предела.
2. Напряжение холостого хода. Чем оно выше, тем легче зажечь дугу. Из соображений безопасности не должно превышать 80 В.
3. Номинальное выходное напряжение, которое необходимо для устойчивого горения дуги. Для сварки тонких металлов это напряжение должно быть более низким и наоборот.
4. Мощность – потребляемая и выходная. Чем меньше их разность, тем выше КПД изготовленного трансформатора, тем он лучше.
5. Номинальный рабочий режим характеризует продолжительность непрерывной работы. Для сварочного трансформатора собственного изготовления он не превышает 20-30%. Номинальный режим 20% означает, что из 10 минут рабочего времени можно варить 2 минуты, а остальные 8 трансформатор должен охлаждаться на холостом ходу.

Устройство сердечника трансформатора

В зависимости от формы магнитопровода различают следующие разновидности трансформаторов:

• стержневые;
• броневые;
• тороидальные.

Основные понятия и классификация трансформаторов.

На стержневом трансформаторе обмотки окружают стержни сердечника. На броневом, напротив, магнитопровод частично обхватывает обмотки. В тороидальном обмотки распределяются по магнитопроводу равномерно.

Броневые и стержневые сердечники изготовляются из отдельных тонких, изолированных друг от друга пластин. Материал – трансформаторная сталь. Тороидальные наматываются в виде рулона из ленты, изготовленной из той же трансформаторной стали.

Важнейшей характеристикой любого сердечника является площадь его поперечного сечения. Именно от нее в очень большой степени зависит мощность трансформатора. У стержневого магнитопровода под площадью его поперечного сечения понимают площадь любого из стержней, а у тороидального – тора. У броневого – это площадь сечения его среднего стержня.

КПД трансформаторов стержневого типа выше, чем броневых. Кроме того, у них лучше условия охлаждения обмоток и, следовательно, допустимые плотности тока в обмотках. Поэтому сварочные трансформаторы, как правило, бывают стержневыми. Но все чаще для его изготовления стараются применить тороидальный сердечник. Дело в том, что масса и габариты такого сварочника почти в полтора раза меньше, чем стержневого при прочих равных параметрах. Но здесь возникают трудности с его намоткой.

Расчет сварочного трансформатора

Схема намотки сварочного трансформатора.

Поскольку при самостоятельном изготовлении сварочника приходится довольствоваться имеющимися в распоряжении магнитопроводами, производить строгий расчет не имеет смысла. Чаще всего достоверно неизвестны магнитные свойства и другие характеристики трансформаторной стали. Одной магнитной проницаемости, которую нетрудно определить экспериментально, для точного расчета недостаточно. Поэтому рациональнее ограничиться приблизительным расчетом.

Сначала производится оценка потребной электрической мощности. Основное мерило здесь – максимальная величина сварочного тока, которая, в свою очередь, определяется наибольшим диаметром электрода (см. таблицу 1). Электрическая мощность сварочника:

Р = U_д * I_м,

где U_д – напряжение горения дуги (обычно берется значение 25 В), I_м – максимальный сварочный ток. Например, для трансформатора, рассчитанного на ток до 150 А, электрическая мощность должна составлять:

Р = 25 В * 150 А = 3750 Вт.

Габаритная мощность трансформатора, зависящая от параметров магнитопровода, должна быть обязательно больше электрической. Именно габаритную мощность способен «потянуть» сердечник. При расчетах в качестве исходной чаще всего используется следующая формула, связывающая габаритную мощность с размерами сердечника:

S_о* S_с = 100 * Р_г /(2,22 * В_с * j * f * k_о* k_c) (см⁴),

Схема трансформатора с первичной и вторичной обмоткой.

где S_о – площадь окна сердечника, S_с – площадь его поперечного сечения, Р_г – габаритная мощность, В_с – магнитная индукция поля в сердечнике, j – плотность тока в проводах обмоток, f – частота переменного тока, k_о– коэффициент заполнения окна, k_c– коэффициент заполнения сердечника.

S_о и S_с находят прямыми измерениями габаритов сердечника. Например, для стержневого магнитопровода (см. рис. 2) S_о= h * l, S_с= а * b. С достаточной для практического расчета точностью можно считать, что:

• В_с = 1,42 Тл;
• k_о= 0,33 для провода круглого и 0,4 – прямоугольного сечения;
• k_c = 0,95;
• частота переменного тока в сети – 50 Гц;
• для самодельного трансформатора с номинальным рабочим режимом 20%, допустимая плотность тока в медных обмотках – 8 А/мм²,в алюминиевых – 5 А/мм²,в комбинированных медно-алюминиевых – 6,5 А/мм².

Если подставить в формулу все эти значения, получается формула, связывающая между собой S_о, S_с и Р_г:

Р_г = k * S_о* S_с,

где k – коэффициент, значение которого зависит от формы сердечника и материала обмоток. Выглядит она следующим образом:

• если обе обмотки медные – для тороидального трансформатора k = 2,76, для стержневого – 2,47;
• если медно-алюминиевые – для тороидального k = 2,24, для стержневого – 2;
• если обе алюминиевые – для тороидального k = 1,72, для стержневого – 1,54.

Пользуясь последней формулой, можно легко оценить «потянет» ли имеющийся сердечник заданные параметры. Если да, остается рассчитать число витков в каждой из обмоток. Для первичной адаптированная формула выглядит следующим образом:

N₁ = 40 * U₁ / S_с,

где U₁ – напряжение на ней (В).

Тороидальный трансформатор.

Для вторичной катушки с учетом КПД трансформатора формула приобретет следующий вид:

N₂ = 42 * U₂ / S_с,

где U₂ – напряжение вторичной обмотки (В). Число витков во вторичной обмотке можно найти и экспериментально – намотать поверх первичной обмотки несколько (лучше 10) витков, измерить на них напряжение, а затем пересчитать – сколько витков нужно для обеспечения необходимого выходного напряжения.

Площадь поперечного сечения провода в обмотках можно рассчитать по формуле:

S = I / j,

где I – значение силы тока в обмотке, j – допустимая плотность тока в ней.

Пример расчета сварочного трансформатора

В качестве примера рассмотрим расчет и изготовление сварочника, изготовленного из статора асинхронного трехфазного электродвигателя. Удалив провода обмоток из пазов статора и вынув его из корпуса электродвигателя, получаем неплохой тороидальный сердечник – основу будущего сварочного трансформатора.

Выступы пазов иногда срубают острым зубилом, что позволяет уменьшить вес сердечника. Но на электрические параметры трансформатора они практически не влияют, поэтому в большинстве случаев их не трогают. Вид на сердечник с торца показан на рис. 3а, сбоку – на 3б, намотанный трансформатор – на 3в.

Схема расчета сварочного трансформатора.

Зададимся целью изготовить трансформатор, рассчитанный на максимальный сварочный ток 150 А и напряжение 60 В. Его электрическая мощность равна:

Р = 150 А * 60 В = 9000 Вт.

Произведем оценку габаритной мощности магнитопровода. Диаметр окна равен 12 см (см. рис. 3а), а его площадь:

S_о= π * d²/ 4 = 3,14 * 144 / 4 (см²) ≈ 113 см^2.

Площадь поперечного сечения сердечника:

S_с=h * Н = 1,74 см * 20 см ≈ 35 см²

Габаритная мощность сердечника:

Р_г = 2,76 * 113 * 35 (Вт) ≈ 10916 Вт.

Поскольку Р_г > Р – магнитопровод подходит для изготовления трансформатора с требуемыми параметрами.

Переходим к расчету обмоток. Начинаем с числа витков. Для первичной обмотки оно равно:

N₁ = 40 * 220 / 35 = 251 виток.

Количество витков для вторичной обмотки:

N₂ = 42 * 60 / 35 = 72 витка.

Максимальный ток во вторичной обмотке 150 А. Тогда площадь поперечного сечения проводника, которым она наматывается, должна быть равна:

S₂ = 150 А /(8 А/мм²) ≈ 19 мм².

Из определения коэффициента трансформации ток в первичной обмотке:

I₁= I₂ * N₂ / N₁ = 150 А * 72 / 251 (А) ≈ 43 А.

Площадь поперечного сечения провода, которым она намотана:

S₁ = 43 А /(8 А/мм²) ≈ 5,4 мм².

Таким образом, можно утверждать, что предлагаемая методика расчета сварочного трансформатора, позволяет осуществить его практически для любого сердечника, оказавшегося в распоряжении домашнего мастера.

Расчет сварочного трансформатора для самостоятельной сборки

Соединение металлических деталей электрической дугой известно уже более 120 лет, но немногие знают все тонкости этого процесса, что очень важно для того, чтобы сделать расчет сварочного трансформатора для простейшего аппарата и полуавтомата.

1 На чем базируется расчет сварочного трансформатора?

Прежде, чем разбираться в формулах, давайте рассмотрим принцип действия простейшего аппарата для дуговой сварки. Основой такого агрегата является понижающий трансформатор, позволяющий изменить входящее напряжение, соответствующее в быту 220 В, на более низкое, до 60 В для так называемого холостого хода или, иначе, состояния покоя. То, какие виды электродов можно будет использовать с устройством, зависит от силы тока, которая должна быть в пределах 120-130 А для наиболее популярного трехмиллиметрового диаметра расходного материала.

И вот здесь как раз требуются расчеты, поскольку, если стержень электрода плавится при определенной силе тока, значит, она будет в той же степени нагревать и сердечник трансформатора, а также проволоку обмотки. Следовательно, для того, чтобы узнать оптимальную мощность трансформатора, нам нужно сначала вычислить рабочее напряжение, ориентируясь на рабочую силу тока. Для этого существует формула U₂ = 20 + 0,04I₂, где U₂ – напряжение на вторичной обмотке, а I₂ – выдаваемый аппаратом максимальный сварочный ток.

Теперь вернемся к сердечнику, который не зря так называется, поскольку является сердцем трансформатора, как самого простого, так и полуавтомата. Он составляется из металлических пластин, которые способны выдержать определенную нагрузку по мощности тока. Это допустимое значение зависит от размеров сердечника и называется габаритной мощностью, которую можно найти, зная значение напряжения холостого хода. Последнее высчитывается по формуле U_хх = U₂S, где S – площадь сечения провода вторичной обмотки. Зависимость этой площади от диаметра проводника определяем по формуле S = πd²/4, или по следующим таблицам:

1.

Допустимые токовые нагрузки на провода с медными жилами
Площадь сечения токопроводящей жилы, мм2	Диаметр провода,мм	Допустимая сила тока, А		Площадь сечения токопроводящейжилы, мм2	Диаметр провода, мм	Допустимая сила тока, А
0.5	0.78	11		35	6,7	170
0,75	0.98	15		50	8,0	215
1,0	1,13	17		70	9.5	270
1,5	1,4	23		95.	11.0	330
2,5	1,8	30		120	12,4	385
4,0	2,26	41		150	13.8	440
6.0	2,8	50		185	15,4	510
10	3,56	80		240	17,5	605
16	4,5	100		300	19,5	695
25	5,6	140		400	22,5	830

2.

Допустимые токовые нагрузки на провода с алюминиевыми жилами
Площадь сечения токопроводящей жилы, мм2	Диаметр провода,мм	Допустимая сила тока, А		Площадь сечения токопроводящейжилы, мм2	Диаметр провода, мм	Допустимая сила тока, А
2	1,6	21		35	6,7	130
2,5	1,78	24		50	8,0	165
3	1,95	27		70	9.5	210
4	2,26	32		95.	11.0	255
5	2,52	36		120	12,4	295
6	2,76	39		150	13.8	340
8	3,19	46		185	15,4	390
10	3,56	60		240	17,5	465
16	4,5	75		300	19,5	535
25	5,6	105		400	22,5	645

2 Расчет для сварочного трансформатора по формулам и онлайн

Итак, у нас есть все необходимые параметры для того, чтобы вычислить габаритную мощность сердечника. Далее работаем по формуле P_габ = U_ххI₂cos(φ)/η, где φ – угол смещения фаз между напряжением и током (можно принять величину 0.8), а η – КПД (принимаем 0.7). Остается найти допустимую мощность, которую выдержит аппарат при длительной работе. При этом учитываем, что коэффициент продолжительности работы (обозначим его ПР) составляет около 20 % от времени подключения трансформатора к сети.

Поэтому считаем следующим образом: P_дл = U₂I₂(ПР/100)^0.50.001, или, иначе P_дл = U₂I₂(20/100)^0.50.001, что соответствует P_дл = U₂I₂0.00045. В целом продолжительность работы и сила сварочного тока практически не связаны. В большей степени на время дугового режима влияет сечение проволоки обмотки и качество изоляции, а также то, насколько плотно и, главное, ровно, уложены витки. Следовательно, теперь мы можем узнать электродвижущую силу одного витка в вольтах, используя формулу E = P_дл0.095 + 0.55.

Далее, получив результат эмпирической зависимости по последней формуле, высчитываем оптимальное количество витков для обмотки, как первичной, так и вторичной. Для той и другой используем две формулы, соответственно N₁ = U₁/E, где U1 – входящее напряжение сети, а N₂ = U₂/E. Сила сварочного тока регулируется увеличением или уменьшением расстояния между первичной и вторичной обмотками: чем оно больше, тем ниже мощность на выходе. Тем, кто делает приведенный расчет с целью самостоятельной сборки трансформатора, а не для приобретения готового сварочного полуавтомата, понадобится еще и вычисление габаритов сердечника.

Площадь сечения металла определяется по формуле S = U₂10000/(4.44fN₂B_m), где f – промышленная частота тока (принимаем за 50 Гц), B_m – индукция магнитного поля (принимаем за 1.5 Тл). Теперь можно узнать ширину стальной пластины в пакете трансформатора: a = (100S /(p₁k_c))^0.5, где за p₁ принимаем диапазон значений 1.8-2.2 (рекомендуется среднее), k_с – коэффициент заполнения стали (соответствует 0.95-0.97).

Исходя из значения ширины пластины, выясняем толщину пакета пластин плеча, для чего используем формулу b = ap₁, а затем и ширину окна магнитопровода c = b/p₂, где p₂ имеет диапазон значений 1–1.2 (рекомендуется максимальное). К слову, если уж мы взялись измерять габариты, вспомним про коэффициент заполнения стали, который обозначает промежутки между пластинами. С учетом этого показателя площадь сечения сердечника будет несколько иной, поэтому назовем ее измеряемой величиной и определим заново. Формула для этого потребуется следующая: S_из = S/k_c. В большинстве случаев эти расчеты не нужны при наличии онлайн-калькулятора.

3 Как сделать расчет самодельного тороидального сварочного трансформатора?

По сути, тор – это объемное геометрическое тело, хотя в математике бытует понятие «поверхность». То есть это даже не фигура, а замкнутая поверхность, имеющая одну общую для любой размещенной на ней точки сторону. Но, если не вдаваться в дебри терминологии, тор – это бублик, или окружность, вращающаяся вокруг некой не пересекающей ее оси, с которой располагается в одной плоскости. Именно в форме такого бублика может быть выполнен трансформатор-тороид.

Основная его характеристика – высокий КПД при небольших, в сравнении с другими типами сердечников, размерах. Что и является основополагающим критерием для предпочтения данной формы самодельных трансформаторов. Основное отличие тороидального трансформатора от прочих – прокладка только межобмоточной изоляции наряду с внешней. Межслоевая не делается по той простой причине, что витки провода, проходя сквозь отверстие тора, создают дополнительную толщину внутреннего диаметра, что исключает использование лишних слоев изоляции.

Именно это значительно усложняет сборку тороида, и потому он редко устанавливается в корпусе полуавтомата, где чаще можно увидеть стержневые сердечники.  Чтобы не возникали пробивания, применяются провода с повышенной прочностью изоляционного покрова. В качестве прокладки можно взять лавсан или ленту ФУМ (фторопластовую).

Для определения габаритной мощности сердечника, выполненного в виде тора, нам достаточно узнать две площади: окна и сечения.

Первую вычисляем по формуле S_окна = 3.14(d²/4), где d – внутренний диаметр тора. Вторая формула выглядит следующим образом: S_сеч = h((D-d)/2), здесь D – внешний диаметр «бублика». Далее остается только рассчитать габаритную мощность трансформатора, для чего используем простейший способ умножения двух получившихся ранее результатов. Иными словами, P_габ[Вт] = S_окна[кв.см] * S_сеч[кв.см]. Дальнейшие вычисления ориентируем согласно таблице:

Pгаб	ω1	ω2	∆ (А/мм2)	η
До 10	41/S	38/S	4.5	0.8
10-30	36/S	32/S	4	0.9
30-50	33.3/S	29/S	3.5	0.92
50-120	32/S	28/S	3	0.95

Здесь P_габ – габаритная мощность трансформатора, ω₁ – число витков на вольт (для стали Э310, Э320, Э330), ω₂ – число витков на вольт (для стали Э340, Э350, Э360), ∆–допустимая плотность тока в обмотках, ŋ – КПД трансформатора.

Определив количество витков на каждый вольт для сердечника из той или иной стали, можем узнать, сколько витков всего нужно будет выполнить при изготовлении трансформатора. Для этого используются две формулы, для первичной и вторичной обмотки соответственно: N₁ = ω₁U₁ и N₂ = ω₂U₂. Далее следует учесть некоторое падение напряжения, возникающее из-за небольшого сопротивления в обмотках, которое, впрочем, в тороиде довольно незначительное.

Для этого увеличиваем количество витков вторичной обмотки на 3 % (в других типах сердечников понадобилось бы больше): N_{2_компенс} = 1.03N₂. Для того чтобы узнать диаметр проволоки, используем формулу для первой обмотки d₁ = 1.13(I₁/∆)^0.5 и для второй: d₂ = 1.13(I₂/∆)^0.5. При этом результаты округляем в большую сторону и выбираем ближайшие доступные провода.

Что такое КПД трансформатора? — Максимальное условие эффективности

КПД трансформатора определяется как отношение полезной выходной мощности к входной мощности. Входная и выходная мощность измеряются одним и тем же блоком. Его единица измерения — ватты (Вт) или кВт. КПД трансформатора обозначается Ƞ .

Где,

• В ₂ — Напряжение вторичной обмотки
• I ₂ — Вторичный ток полной нагрузки
• Cosϕ ₂ — коэффициент мощности нагрузки
• P _i — Потери в стали = потери на гистерезис + потери на вихревые токи
• P _c — Потери в меди при полной нагрузке = I ₂ ² R _es

Рассмотрим, x — это часть полной нагрузки.КПД трансформатора относительно x выражается как

Потери в меди меняются в зависимости от доли нагрузки.

Условие максимального КПД трансформатора

КПД трансформатора вместе с нагрузкой и коэффициентом мощности выражается следующим соотношением:

Значение напряжения на зажимах V ₂ примерно постоянное. Таким образом, для данного коэффициента мощности КПД трансформатора зависит от тока нагрузки I ₂ .В уравнении (1) числитель постоянен, и КПД трансформатора будет максимальным, если знаменатель по переменной I ₂ приравнять к нулю.

т.е. потери меди = потери в железе

Таким образом, трансформатор даст максимальный КПД, когда потери в меди равны потерям в стали.

Из уравнения (2) значение выходного тока I ₂ , при котором КПД трансформатора будет максимальным, определяется как

Если x — доля полной нагрузки, кВА, при которой КПД трансформатора максимален, то

Потери в меди = x ² P _c (где P _c — потери в меди при полной нагрузке)

Потери в железе = P _i

Для максимальной эффективности

x ² P _c = P _i
Следовательно,

Таким образом, выходная мощность в кВА, соответствующая максимальной эффективности

Подставляя значение x из приведенного выше уравнения (3) в уравнение (4), мы получим,

Приведенное выше уравнение (5) является условием максимального КПД трансформатора.

.Сердечник трансформатора тока

для сварочного аппарата

трансформатор для сварочного аппарата

Основные характеристики:

· Высокая индукция насыщения уменьшает объем трансформаторов

· Высокая проницаемость и низкая коэрцитивность повышают эффективность,

· Более низкая возбуждающая мощность и снижение потерь в меди

· Низкий сердечник потери уменьшают повышение температуры трансформаторов

· Превосходная термическая стабильность при температуре эксплуатации от -55C до 130C в течение длительного времени

· НАИМЕНЬШИЕ ПОТЕРИ СЕРДЕЧНИКА:

P <6 Вт / кг при 20 кГц, 0.5T, P <9 Вт / кг при 20 кГц, 1 зуб., P <5 Вт / кг при 35 кГц, 0,5 зуб., P <14 Вт / кг при 35 кГц, 1 зуб.

· Высокий Bs = 1,4 T, низкий Br <10 мТл, низкий Hc <1A / м, u = 10000

1,25

<200

Базовый параметр	Нанокристаллический сердечник	Ферритовый сердечник
Индукция магнитострикции	0.5
Плотность остаточного магнитного поля Br (Тл) (20 кГц)	<0,20	0,2 ​​
Потери в сердечнике (20 кГц, 0,2 Тл) (Вт / кг)	<3,4	7,5
Потери в сердечнике (20 кГц, 0,5 Тл) (Вт / кг)	<35	Нельзя использовать
Потери в сердечнике (20 кГц, 0.3T) (Вт / кг)	<40	Нельзя использовать
Проницаемость (20 кГц) (Ge // Oe)	> 2×10 4	2×10 3
Коэрцитивная сила (А / м)	<1,60	6
Коэффициент насыщения магнитострикции λs	<2x10127 9-2x10	4×10 -6
Сопротивление (мкОм · см)	80	1X10 6
Температура Кюри (° C) 36
Эффективность занятий	> 0.70	—

Основное приложение:

• Инверторные сварочные аппараты
• Источники питания для рентгеновских лучей и лазеров источники питания
• Системы высокочастотного нагрева
• Электролитические и гальванические источники питания

Не только сердечники силовых трансформаторов, но и трансформаторы, на которых мы специализируемся.Сердечники силового трансформатора для сварочного аппарата стандартного размера, представленные на рынке, подробности приведены ниже:

Больше магнитных компонентов для сварочного аппарата:

.

Инверторный сварочный аппарат Трансформатор серии

Описание продукта

Аппарат для дуговой сварки ZX7-200

МОДЕЛЬ (1)	ZX7-200
Номинальное входное напряжение (В)	220V
Напряжение холостого хода (В)	58 В
Диапазон тока (А)	20-200A
Номинальная нагрузка (%)	85%
Входная мощность (кВА)	9.6
Диапазон регулировки тока	20-203
Диаметр применимых электродов	0,1–0,16 дюйма (1-4 мм)
Размеры (см) 1 шт.	37,5×22,5×21,5

• 100% бесшовная, полностью чиповая технология панели управления, значительно увеличивает надежность сварочного аппарата, в то же время Saip эксклюзивно использует систему защиты от перегрузки по току на панели управления, предотвратить большой электрический ток, предотвратить вторичное повреждение сварщика, даже жареную трубку.
• TIEXI — единственная палка с самыми передовыми моделями трансформаторов с аморфной структурой 200G в Китае, КПД машины составляет более 32%, по сравнению с «ферритом», срок службы увеличивается более чем в два раза.
• Современная конструкция с прямым обдувом, сварочный аппарат может работать при высокой температуре 60 ° C, степень нагрузки 100%.
  
• От корейской технологии Magna, импортируемой из однотрубных БТИЗ, качество гарантировано.
• Сотрудничайте с ведущими в отрасли предприятиями по производству конденсаторов, 4470 мкФ, высокого качества, чтобы обеспечить высокую эффективность и стабильную производительность электросварочного аппарата.
• Очень большая емкость радиатора, что позволяет повысить эффективность сварки более чем на 26%.
• Запатентованная технология межслойных каналов, полностью предотвращает попадание пыли в верхнюю и нижнюю пластину и вызывает короткое замыкание для увеличения срока службы сварочного аппарата; На всех линиях применяется обработка кожи изоляционным слоем, поэтому мы стремимся обеспечить наилучшую сварку.
  
• Производство электросварочных аппаратов TIEXI в соответствии с международными стандартами безопасности, каждый сварщик имеет конструкцию заземления.

Наши услуги

Описание
Это наш сварочный аппарат, который подходит для сварки углеродистой стали, низколегированных компонентов в крупных проектах и ​​широко используется на фабриках, верфях, строительстве и т. Д. Этот элемент является идеальным выбором для покупки сварочного аппарата из-за его простой конструкции, высокой эффективности, а также простоты эксплуатации и обслуживания.

Служба поддержки клиентов
TXEM является профессиональным производителем сварочных аппаратов, мы гарантируем высокое качество нашей продукции.
Мы проверим качество и упаковку каждого товара перед отправкой.
Пожалуйста, отправьте нам электронное письмо, если у вас есть какие-либо вопросы после получения товара, мы ответим в течение 24 часов и предоставим вам удовлетворительное решение.

Основной рынок:

Северная Америка, Южная Америка, Юго-Восточная Азия, Ближний Восток, Африка

Поставка:

1. Предлагаемые OEM и ODM услуги, Цвет машины

2. Один год гарантии.

3. Техническая поддержка.

4. Сертификат CE и CCC

Строгий контроль качества:

1. Наше качество начинается с элементов. Все детали полностью новые, отказываются от использованных. Материнская плата нашей машины изготовлена ​​нами самостоятельно, все детали находятся под строгим контролем.

2. Наши системы контроля качества устраняют дефект перед упаковкой; Таким образом, мы устанавливаем не менее 5 станций контроля качества на сборочной линии; тогда каждая крошечная деталь в ведении одного рабочего, даже каждый винт должен иметь маркировку

3.Научное управление производством 6S, предотвращает ошибки человека на верхних пределах

4. Наши продукты строго проверяются на 100% перед доставкой и одобрены CE. И наши продукты могут соответствовать или превосходить некоторые из самых строгих отраслевых стандартов. Мы можем гарантировать, что вы останетесь довольны как производительностью, так и долговечностью.

Информация о компании

[РАСШИРЕННЫЙ РЕЖИМ УПРАВЛЕНИЯ]

Сварочный аппарат IGBT 220V AC-DC улучшает эффективность сварочного процесса.Это не просто сварочный аппарат, а произведение искусства.
[ПОДХОДИТ ДЛЯ СВАРОЧНОЙ СВАРКИ]

В нашем аппарате для дуговой сварки имеются стержни 3,2 мм для сварки в течение всего дня. Он применим для сварки всех видов черных металлов, таких как углеродистая сталь, среднеуглеродистая сталь и легированная сталь.
[ПРОСТОТА В ЭКСПЛУАТАЦИИ]

Аппарат для дуговой сварки настолько прост в использовании, что его может использовать новичок для практики и для небольших сварочных операций, чтобы стать мастером-сварщиком.
[ПОРТАТИВНАЯ КОНСТРУКЦИЯ]

Мини-электросварочный аппарат TIEXI имеет малый вес и компактные размеры с функцией энергосбережения.Его можно использовать в широком спектре приложений с высокой эффективностью.
[100% ГАРАНТИЯ ВОЗВРАТА ДЕНЕГ]

На сварочный аппарат предоставляется гарантия 1 год. Если вы не удовлетворены своей покупкой, мы вернем вам деньги, не задавая вопросов. Неисправные сварочные аппараты также можно заменить в течение 30 дней.

Работающий от розетки 220 В, 200 А, наш портативный и легкий аппарат для дуговой сварки идеально подходит для тех, кто учится сварке, или тех, кто хочет делать небольшой ремонт в доме.Он сочетает в себе прочную конструкцию, производительность и контроль для простых в использовании приложений.

Он оснащен защитой от тепловой перегрузки и антипригарным покрытием, что дает вам душевное спокойствие и защищает устройство от повреждений. Электросварщик поставляется с электрододержателем и проводом, зажимом заземления и проволочной щеткой, упакованными в прочный пластиковый футляр для переноски, что делает его безопасным и удобным для хранения и транспортировки.

Наш аппарат для дуговой сварки полезен для фиксации предметов или сварки любых двух металлических частей корпуса.Он требует минимального обслуживания и экономит электроэнергию от 30 до 70%. Он имеет качественный дизайн и меньше брызгает при сварке. Аппарат для дуговой сварки Simder соответствует требованиям всего диапазона аппаратов для дуговой сварки и соединения, включая устройства, используемые для сварки, пайки и пайки.

FAQ

Q: MOQ

A: Мы фабрика. Можно минимальный заказ или заказ образца. Также можно заказать пакетный заказ

Q: Оплата?

A: Фактически, оплата была бы предпочтительнее: обычно мы выбираем T / T, обычно это 50% депозит и оплачиваем остаток перед отправкой, аккредитив, онлайн-платеж Alibaba, Paypal или Western Union или банк

Q : Срок поставки ?

A: Товары 100 штук должны быть изготовлены в течение 7-10 дней после получения депозита.На 1 образец нужно 2-3 дня.

Q: Почему выбирают нас?

а. Мы ПРОИЗВОДИТЕЛЬ сварочных аппаратов, поэтому можем предложить лучшую цену, послепродажное обслуживание и более короткие сроки поставки.
г. Мы используем все новые компоненты, трубки IGBT, диоды, конденсаторы и т.д. импортные компоненты.
г. Мы применяем технологию SMT, чтобы уменьшить количество отказов, и это удобно для ремонта сварочного аппарата и снижения затрат на ремонт, нам просто нужно заменить неисправную плату печатной платы.
г. Мы предоставляем гарантийный срок от 1 до 2 лет на все наши изделия

.Сварочный трансформатор

— Производитель сварочного трансформатора 2 PH из Мумбаи

В соответствии с разнообразными требованиями клиентов по всей стране, мы предлагаем превосходный ассортимент сварочного трансформатора 2 PH , который идеально подходит для источников питания до 600 А . Эти трансформаторы спроектированы на нашем ультрасовременном производственном предприятии с использованием компонентов превосходного качества и прогрессивных технологий в соответствии с установленными стандартами качества. Они широко используются на сахарных заводах, железных дорогах, автомобилестроении и в другой смежной промышленности.Будучи ориентированной на качество организацией, мы заверяем наших клиентов, что эти трансформаторы превосходны с точки зрения долговечности и качества. Помимо этого, из-за их низкой стоимости ремонта эти трансформаторы высоко ценятся клиентами.

Характеристики:

• Высокая эффективность

• Низкие затраты на обслуживание

• Плавная работа

93 Спецификация: 1 9000OR7

900 KIRBY MILLER KIRBY KIRBY KIRBY Модель KTAC 200 ампер 250 ампер 300 ампер Тип штыря 300 ампер питания 40040 600 ампер 600 ампер Напряжение 220 В переменного тока 220 В переменного тока 220/440 В переменного тока 220/440 В переменного тока 220/440 В переменного тока 220/440 В переменного тока Фаза 1 1 1 февраля 1 февраля 1 февраля 1 февраля 9003 9 Частота 50 Гц 50 Гц 50 Гц 50 Гц 50 Гц 50 Гц Охлаждение (воздушное охлаждение / охлаждение вентилятором) Natural Natural Natural Принудительный воздух Принудительный воздух Принудительный воздух Класс изоляции H H H H H H Напряжение холостого хода 50VAC 65VAC 65VAC 65VAC 80VAC 80VAC Диапазон тока 40-200 A 30-250 A 30-300 A 40-300 A 60-400 A 60-600 A Максимум.Избрать. Размер. 2,5 / 3,15 мм 3,15 мм 3,15 мм 3,15 / 4,0 мм 4,0 мм 6,3 мм Размеры (дюймы) (прибл.) 211 / 2x 131/2 × 18 29 × 161/2 × 26 23x17x24 291/4 × 161/2 × 28 31 × 161/2 × 29 31 × 161/2 × 31 Вес машины (прибл. ) 50 кг 80 кг 72 кг 100 кг 120 кг 140 кг .

No related posts.