Вычисление потребляемой мощности сварочного инвертора. Сварочный аппарат сварочный ток
Потребляемая мощность сварочного инвертора: вычисления
Потребляемая мощность сварочного инвертора довольно просто вычислить по нехитрой формуле. Для понимания всех нюансов, связанных с работой сварочника, и аспектов вычисления его мощности нужно прояснить несколько моментов, которые необходимо знать всем, кто занимается сваркой. И неважно где вы проводите сварочные работы, у себя дома, в гараже, на даче или в профессиональном коллективе большого цеха или завода.
Устройство сварочного инвертора.
Типы сварочных инверторов
Аппараты инверторного типа делятся на три категории. Бытовые инверторы рассчитаны на небольшую продолжительность включения и работу от однофазной сети переменного тока 220 В. Это означает, что работать таким аппаратом на предельных мощностях можно лишь непродолжительное время — минут 20-30, давая ему отдых, равный этому времени либо превышающий его на порядок. Полупрофессиональные аппараты позволяют увеличивать время работы от 5 до 8 часов без перерыва. Для полупрофессиональных инверторов время отдыха снижено благодаря особенностям конструкции. Профессиональные инверторы рассчитаны на потребление тока 220/380 В зачастую от трехфазной сети электрического тока.
Современные типы сварочных аппаратов.
Бытовые, полупрофессиональные и некоторые профессиональные сварочные агрегаты бывают рассчитаны на работу от сети 220 В. Однако следует помнить, что для бытовых электросетей ток максимальной нагрузки не может превышать 160 А. Потребляемая мощность всей фурнитуры, такой как розетки, штепсельные вилки и силовые автоматы не рассчитана на превышение этого порога.
Поэтому подключение инверторного сварочного аппарата с более высокими показателями либо спровоцирует срабатывание автоматов, либо вызовет выгорание контакта на стыке вилка-розетка, либо что самое опасное, приведет к выгоранию электрической проводки. Это противоречит всем правилам техники безопасности. Так что запитывая профессиональный агрегат от бытовой электросети для работы со сварочным током более 160 А, будьте готовы к проблемам. Но лучше этого не допускать.
Вернуться к оглавлению
Устройство инвертора
Устройство сварочного инвертора таково, что вначале переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц преобразуется в постоянное, а после того в переменное высокочастотное напряжение с рабочим показателем частоты колебания до 200 Гц. После этого напряжение вновь преобразуется в постоянное и подается на сварочную дугу. Контроль качества дуги происходит автоматически, с помощью микропроцессорной начинки блока управления инвертора. Залипания электрода, такие частые при сварке посредством трансформатора, практически сходят на нет.
Схема внутреннего устройства инвертора.
При коротких замыканиях длительностью менее 0,5 секунды управляющий блок генерирует последовательность коротких по времени, но очень мощных импульсов тока. Это приводит к разрушению возникающих перемычек из жидкого металла. При замыкании длительностью 0,5 секунды инвертор попросту отключается, не примораживая электрод и не перегревая цепи агрегата. Это устройство является базовым для всех типов инверторов и отличает их от трансформаторов и выпрямителей на базе диодного моста.
Самое главное свойство сварочного инвертора — это потребление энергии. Неважно, какова потребляемая мощность аппарата инверторного типа, она практически полностью расходуется на сварку. Отсюда можно сделать вывод, что коэффициент полезного действия инверторного агрегата очень высок. От 85 до 95%.
Вернуться к оглавлению
Что нужно знать?
Перед тем как начать подсчет потребляемой мощности инверторного сварочного аппарата, нужно узнать следующее:
- Диапазон входного напряжения.
- Диапазон сварочного тока.
- Напряжение сварочной дуги.
- Коэффициент полезного действия конкретной модели сварочного аппарата.
- Продолжительность включения.
- Коэффициент мощности конкретной модели.
Характеристики инвертора
Диапазон сварочного тока нужен для того, чтобы узнать при каких характеристиках сети электрического тока нам придется работать. Наверняка ни для кого не является тайной, что часто в наших электросетях не наблюдается номинального напряжения 220 В. Часто оно едва дотягивает до 200 В. Следует запомнить: просадка напряжения при подключении сварочного инвертора бытового типа составляет 5-10% от общего номинала сети. Потому лучшие показатели мощности будут у таких инверторов, которые рассчитаны на напряжение питания от 150-170 В и до 220-250 В.
Диапазон сварочного тока дает нам значения максимального и минимального уровня, мощность аппарата напрямую зависит от этих параметров. Для бытовых инверторов эти показатели в нижней границе разнятся от 10 до 50 А, а в верхней 100-160 А. Напряжение выходного тока, оно же может называться напряжением сварочной дуги, колеблется для недорогих бытовых моделей от 20 до 30 В. Коэффициент полезного действия у инверторов с максимальным показателем выходного тока160 А, как правило, редко превышает 0,85%. Высокий КПД сварочного агрегата напрямую зависит от продолжительности включения.
Вернуться к оглавлению
Вычисление мощности
Продолжительность включения — это характеристика, которая показывает, насколько качественный аппарат вы собираетесь использовать. Обычно это процентный показатель времени непрерывной работы инвертора относительно общего времени его использования. Показатель на уровне 50% скажет о том, что при работе 2,5 минуты аппарат должен отдыхать 2,5 минуты. Чем ниже показатель, тем дольше должны отдыхать цепи и тем быстрее сработает автоматическое реле отключения при перегреве.
Напротив, высокий процент покажет, что аппарат можно использовать достаточно долго, прерываясь лишь на замену электродов и проверку сварочного шва.
Схема работы сварочного инвертора.
Процент мощности вычисляется путем деления времени непрерывной работы на сумму времени непрерывной работы и времени паузы до следующего включения аппарата. Результат умножается на 100. Например, аппарат исправно работал 3 минуты, пока не сработала защита от перегрева, затем он находился в покое 2 минуты, после чего вновь был готов к работе:
3 мин / (2 мин + 3 мин) х 100 = 60
Коэффициент мощности для бытовых или полупрофессиональных сварочных аппаратов инверторного типа редко превышает порог 0,6-0,7. Это необходимо просто запомнить.
Все нужные для вычисления значения легко можно найти в технической документации для данного устройства, на сайте производителя либо на кожухе самого сварочного аппарата.
Представим, что для примера мы имеем сварочный аппарат, питающийся от сети переменного тока 160-220 В, имеющий максимальное значение тока 160 А при максимальном напряжении сварочной дуги в 23 В. КПД этой модели инвертора 0,89, а показатель ПВ, продолжительность включения, составляет 60%.
Теперь вычисляем максимальную потребляемую мощность инвертора с приведенными выше параметрами. Для этого сначала умножаем максимальное значение выходной силы тока на максимальное выходное напряжение. Получившийся результат разделим на значение КПД аппарата.
160 А х 23 В / 0,89 = 4135 Ватт
4,1 кВт — это мощность, которую аппарат потребляет непосредственно при сварке. Средняя мощность вычисляется путем умножения значения максимальной мощности на показатель продолжительности включения:
4135 Ватт х 0,6 = 2481
Средняя мощность инвертора является наиболее актуальным показателем, потому что сварка обычно не происходит непрерывно на протяжении многих часов или дней. Случаются паузы, когда сварщику требуется сменить электрод или подготовить детали к последующей обработке. Нередко сварочные работы можно провести на более низком показателе силы тока, в этом случае снизится и общая мощность, потребляемая инвертором. Подставляем в первую формулу значения, которые можно выставить на консоли сварочного агрегата и находим нужные параметры мощности.
Вернуться к оглавлению
Подбираем электроды
Таблица разновидностей электродов.
У начинающих сварщиков нередко возникает вопрос, электроды каких диаметров использовать при определенных параметрах выходной силы тока и толщине металла?
- При толщине металла 1-4 мм используют электроды диаметром до 2 мм. Сила тока, выставляемого на выходе, должна подбираться оптимально в диапазоне от 20 до 90 А.
- При толщине металла 5-7 мм используют электроды 3 мм в диаметре. Сила тока выставляется в диапазоне 90-130 А.
- Если металл имеет толщину 8-12 мм, используют электроды 4 мм. Сила тока в диапазоне 140-180 А.
- Металл толщиной 12-16 мм сваривается электродами 5 мм в диаметре при силе тока 180-220 А.
- Металл толщиной свыше 15 мм должен подвергаться воздействию электродов, начиная от 6 мм при силе тока от 220 А на выходе инвертора.
Металл толщиной более 15 мм лучше подвергать сварке с помощью газового сварочного аппарата.
Использование электросварки может оказаться в данном случае нерентабельной и высокозатратной.
Аппарат переменного тока: как получить качественное соединение?
Сварочный аппарат переменного тока является отличным помощником в быту, либо в профессиональной деятельности. Состоит аппарат из понижающего трансформатора, а также специализированного устройства, которое способно регулировать показатель тока. Устройства переменного тока могут быть подразделены на несколько групп.
Группы аппаратов:
- Аппарат с отдельным дросселем;
- Аппарат со встроенным дросселем;
- Аппарат с подвижным магнитным шунтом;
- Аппарат с увеличенным магнитным рассеянием, а также с подвижной обмоткой.
Вышеперечисленные группы устройств имеют некоторые отличия в конструкции, а также в электрической схеме.Аппарат переменного тока состоит из понижающего трансформатора и дросселя, подвижной обмотки, подвижного магнитного шунта. Устройство имеет подвижную обмотку, необходимую для регулирования сварочного тока. Устройство служит для обеспечения питания дуги переменным током в условиях напряжения в диапазоне 60-70В.
Аппарат с отдельным дросселем (рис. №1)
Принципиальное устройство
Сварочный трансформатор, в основе которого лежит воздействие переменного тока, состоит из трансформатора и дросселя. Таким образом, устройство (Тр) располагает сердечником (магнитопроводом) из пластин (пластины, отштампованные из тонкой трансформаторной стали, толщина которых составляет 0,5 миллиметра).
На сердечнике располагаются обмотки (первичная и вторичная). Первичная обмотка, выполненная из изолированной проволоки, питается от сети переменного тока напряжением 220, либо 380В. Относительно вторичной обмотки, то она выполнена из медной шины. Вторичная обмотка способна выдавать напряжение в пределах 60-70В.
Незначительное магнитное рассеивание, а также малое сопротивление обмоток, которыми располагается варочный трансформатор, дают возможность обеспечивать несущественное высокий коэффициент полезного действия (КПД), а также внутреннее падение напряжения.
Тонкости функционирования
В сварочную цепь с вторичной обмоткой последовательно включена обмотка дросселя (Др), выполненная из голой медной шины. Обмотка располагает асбестовыми прокладками, которые, в свою очередь, пропитаны теплостойким лаком. Относительно сердечника дросселя скажем, что он также набирается из пластин тонкой стали, и состоит из неподвижной и подвижной частей.
На неподвижной части сердечника расположена обмотка дросселя, а подвижная часть способна перемещаться посредством винтовой пары. Во время вращения рукоятки по ходу движения стрелке часов воздушный зазор начинает увеличиваться, в то время как при движении рукоятки против часовой стрелки воздушный зазор уменьшается.
В процессе возбуждения электрической дуги посредством короткого замыкания (КЗ) наблюдается образование большого тока, который проходит через обмотку дросселя, и создает достаточно мощный магнитный поток. В свою очередь, магнитный поток наводит электродвижущую силу (ЭДС) дросселя, которая направлена против напряжения устройства. Вторичное напряжение, которое развивает трансформатор, поглощается в процессе падения напряжения в дросселе. Таким образом, напряжение цепи опускается до нулевого значения.
В процессе возникновения электрической дуги происходит уменьшение сварочного тока, после чего уменьшается и ЭДС самоиндукции дросселя, которая направлена против напряжения устройства. В результате этого в цепи сварки устанавливается рабочее напряжение для устойчивого последующего горения дуги, при этом показатель меньше, чем напряжение на холостом ходу.
Изменение зазора между подвижным и неподвижным магнитопроводом влияет на индуктивное сопротивление дросселя, изменяя его, в результате его наблюдается изменение тока в цепи сварки. Во время увеличения зазора производится увеличение магнитного сопротивления магнитопровода дросселя, ослабляется магнитный поток, а ЭДС самоиндукции катушки, а также ее сопротивление уменьшаются.
В результате подобных действий происходит возрастание тока. В процессе уменьшения зазора показатель тока уменьшается. Стоит отметить, что один поворот рукоятки винтовой пары способен изменить показатель тока на 20А.
Данная схема применяется в изготовлении такого устройства, как трансформатор типа СТЭ. Трансформатор типа СТЭ совершенно просто устроен, к тому же достаточно безопасен в эксплуатации. В связи с этим применяется сварочный трансформатор СТЭ практически повсеместно, где испытывается необходимости в ручной дуговой сварке.
Сварочные аппараты со встроенным дросселем (рис. №2)
Принципиальнее устройство и функционирование
Сварочный аппарат имеет схему, которая была разработана академиком В. П. Никитиным. Магнитопровод, которым располагает сварочный трансформатор, состоит из основного сердечника с располагающихся на нем первичной и вторичной обмотках трансформатора, а также из добавочного сердечника с обмоткой регулятора параметра (дросселя).
Добавочный магнитопровод имеет расположение над основным. Добавочный магнитопровод состоит из неподвижной, а также подвижной частей, между которыми, в свою очередь, посредством винтовой пары устанавливается нужный воздушный зазор.
Магнитный поток, создающийся обмоткой регулятором тока, может располагать попутным, либо встречным направлением с потоком, который создает трансформатор и его вторичная обмотка (в зависимости от одной тонкости – особенности включения обмоток).
Доступна регулировка основного рабочего параметра посредством изменения воздушного зазора. Таким образом, чем больше воздушный зазор, тем больше наблюдается показатель рабочего тока, необходимого для осуществления качественной сварки металлических изделий.
Данный принцип положен в конструктивную основу сварочных устройств типа СТЭ-24-У, СТЭ-34-У, СТН-500, СТН-350, СТН-700, ТСД-500, ТСД-1000, а также ТСД-2000. Каждый из перечисленных сварочный трансформатор может успешно соединять металлы посредством применения переменного тока.
Аппараты для сварки с увеличенным магнитным рассеянием, подвижным магнитным шунтом
Принципиальные особенности устройства, а также принцип действия
Сварочный аппарат, работающий от сети переменного тока, имеет замкнутый магнитопровод. На одном стержне магнитопровода располагается первичная, а также вторичная обмотки трансформатора, в то время как другой стержень оснащен реактивной обмоткой. Между ними располагается магнитный шунт, который замыкает магнитные потоки, создаваемые, в свою очередь, первично, а также реактивной обмотками.
В данном процессе происходит образование магнитных потоков рассеяния, создающих существенное индуктивное сопротивление. В результате этого обеспечивается падающая внешняя характеристика, которую имеет сварочный трансформатор. Интенсивность рабочего параметра регулируют посредством перемещения магнитного шунта вдоль направления магнитного потока.
Во время выдвижения шунта рассеивание магнитных потоков реактивной и первичной обмоток уменьшается, из-за чего сварочный трансформатор в корпусе уменьшает индуктивное сопротивление. На протяжении всей процедуры наблюдается возрастание тока. Сварочный аппарат типа СТАН функционирует по такому же принципу, как это описано выше. Также схема используется в работе такого приспособления, как сварочный трансформатор типа СТШ.
Аппараты для сварки с увеличенным магнитным рассеянием, а также подвижной обмоткой
Сварочный аппарат, работающий от сети переменного тока, располагает магнитопроводом, который имеет на обоих стержнях по две катушки с первичной и вторичной обмотками. Катушки первичной обмотки закрепляются внизу сердечника в неподвижном состоянии, в то время как катушки вторичной обмотки перемещаются вдоль стержня винтовой пары.
Регулировка рабочего параметра производится путем изменения расстояния между первичной и вторичной обмотками. Во время увеличения данного состояния магнитный поток рассеяния увеличивается, а параметр уменьшается. Данный принцип использует сварочный трансформатор ТС-120, трансформаторный аппарат ТС-300 и ТС-500. Также подобная схема положена в основу работы такого приспособления, как сварочный аппарат типа ТСК-300, ТСК-500, ТД-300 и ТД-500.
Преимущества современного трансформаторного аппарат переменного тока
Трансформатор переменного тока, выпускающийся сегодня, — универсальный аппарат для подключения к однофазной сети переменного тока 220В, а также трехфазной сети 3х380. Современный сварочный аппарат трансформаторного типа широко распространен в среде профессиональных и любительских сварщиков.
Стоит отметить, что сварочный аппарат позволяет производить различного рода ремонтные работы в мастерских, оборудованных для работы, а также в неприспособленных бытовых условиях, в строительной отрасли. Как уже было сказано, современные аппараты способны взаимодействовать с однофазной или трехфазной сетью, что прибавляет им удобство и универсальность.
Сварочный аппарат может снабжаться неразъемными кабелями: кабелем с держателем электрода, с зажимом массу (удобно при заземлении), сетевым кабелем. Практически каждый современный сварочный аппарат располагает удобной системой плавной регулировки параметра, функцией защиты от залипания, перегрузок, мощным вентилятором принудительного охлаждения.
Интересно знать, что некоторые производители беспокоятся заранее об удобстве транспортировки устройства, и снабжают трансформатор колесами. Детального рассмотрения требуют технические характеристики, которые в большинстве случаев не отличаются, и являются стандартными для многих устройств.
Технические характеристики:
- Напряжение (номинальное) 1 – 220В;
- Напряжение (номинальное) 2 – 380В;
- Минимальный показатель тока – 55А;
- Максимальный показатель – 250А;
- Минимальный диаметр электрода – 2 миллиметра;
- Максимальный диаметр электрода – 5 миллиметров.
Трансформатор переменного тока помогает как в профессиональной деятельности, так и в бытовой жизни, что делает его универсальным и выгодным в работе. Владея всей необходимой информацией касательно данных устройств, можно выбрать удачный трансформатор для удобной работы.
Похожие статьиgoodsvarka.ru
Сварочные аппараты переменного тока
Основы сварочного дела
Сварочные аппараты переменного тока, применяемые на заводах и строительно-монтажных площадках, подразделяют на четыре основные группы: сварочные аппараты с отдельным дросселем; сварочные аппараты со встроенным дросселем; сварочные аппараты с подвижным магнитным шунтом; сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой. Они отличаются по конструкции и по электрической схеме. Сварочные аппараты состоят из понижающего трансформатора и устройства—дросселя, подвижного магнитного шунта, подвижной обмотки—для создания падающей внешней характеристики и регулирования сварочного тока. Трансформатор обеспечивает питание дуги переменным током напряжением 60... 70 В.
Сварочные аппараты с отдельным дросселем (рис. 25) состоят из понижающего трансформатора и дросселя (регулятора тока). Трансформатор Тр Имеет сердечник (магнитопровод) 2 из пластин, отштампованных из тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная / и вторичная 3 обмотки. Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индуцируется напряжение 60...70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения и высокий к. п.д. трансформатора. Последовательно с вторичной обмоткой в сварочную цепь включена обмотка 4 (из голой медной шины) дросселя Др. Обмотка имеет асбестовые прокладки, пропитанные теплостойким лаком. Сердечник дросселя также набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной 5, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной 6, перемещаемой с помощью винтовой пары 7. При вращении рукоятки гГо часовой стрелке воздушный зазор а увеличивается, против часовой стрелки—уменьшается.
При возбуждении дуги (при коротком замыкании) большой ток, проходя через обмотку дросселя, создаетмощный магнитный поток, наводящий э. д.с. дросселя, направленную против напряжения трансформатора, Вторичное напряжение, развиваемое трансформатором, полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Напряжение в сварочной цепи почти достигает нулевого значения.
При возникновении дуги сварочный ток уменьшается; вслед за ним уменьшается э. д.с. самоиндукции дросселя, направленная против напряжения трансформатора, и в сварочной цепи устанавливается рабочее напряжение, необходимое для устойчивого горения дуги, меньшее, чем напряжение холостого хода. Изменяя зазор а между неподвижным, и подвижным магнитопро - водами, изменяют индуктивное сопротивление дросселя и тем самым ток в сварочной цепи. При увеличении зазора магнитное сопротивление магнитопровода дросселя увеличивается, магнитный поток ослабляется, уменьшается э. д.с. самоиндукции катушки и ее индуктивное сопротивление. Это приводит к возрастанию сварочного тока. При уменьшении зазора сварочный ток уменьшается. Один оборот рукоятки винтовой пары изменяет сварочный ток примерно на 20 А. По этой схеме изготовлены сварочные трансформаторы типа СТЭ. Трансформаторы СТЭ-24-У и СТЭ - 34-У не сложны по устройству и безопасны в работе и поэтому их широко применяют при ручной дуговой сварке.
На рис. 26 представлен трансформатор СТЭ-34 с регулятором (дросселем) РСТЭ-34.
Трансформатор / и регулятор 2 заключены в отдельные кожухи из тонкой листовой стали с жалюзи для естественного охлаждения н установлены на колесики для перемещения. Первичная обмотка из изолированной проволоки размещена на двух катушках. Для включения трансформатора в сеть с напряжением 220 В обмотки катушек соединяют параллельно, а для сети напряжением 380 В —последовательно. Вторичная обмотка из голой медной шины расположена поверх первичной обмотки на тех же катушках. При этом вторичная обмотка соединена всегда последовательно. На торцовой стенке кожуха на клеммовой доске расположены выводы первичной обмотки, на другой торцовой стенке—выводы вторичной обмотки.
| Рис. 25 |
Сварочные аппараты со встроенным дросселем(Рис.27) имеют электромагнитную схему, разработанную акад. В. П. Никитиным. Магни - топровод трансформатора состоит из основного сердечника /, на котором расположены пе. рвичная 2 и вторичная 6 обмотки собственно трансформатора, и добавочного сердечника 4 с
Обмоткой 5 дросселя (регулятора тока). Добавочный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми с помощью винтовой пары 3 устанавливается необходимый воздушный зазор а.
Магнитный поток, создаваемый обмоткой дросселя, может иметь попутное или встречное направление с потоком, создаваемым вторичной обмоткой трансформатора, в зависи-
^ о j
Рис. 29
Мости от того, как включены эти обмотки. При встречном соединении магнитные потоки, возникающие при прохождении тока во вторичной обмотке трансформатора Фт и обмотке дросселя Фд, будут направлены навстречу друг другу. При этом напряжение холостого хода Uxll = = UTX — UДх, где — напряжение во вторичной обмотке трансформатора, В; Uд* — напряжение в обмотке дросселя, В. При попутном включении магнитные потоки Фт и Фд будут иметь одинаковое направление и напряжение холостого хода UXX=Uтх + + U ДХ.
Сварочный ток регулируют, изменяя воздушный зазор а; чем больше зазор а, тем больше сварочный ток.
Сварочный аппарат СТН-500, представленный на рис. 28, предназначен для ручной дуговой сварки. Здесь применено встречное включение вторичной обмотки трансформатора и обмотки дросселя. Обмотки трансформатора размещены на двух катушках для включения в сеть с напряжением 220 и 380 В. Сварочный ток регулируют вращением рукоятки, как и в регуляторе типа РСТЭ. На торцах кожуха сварочного аппарата установлены клеммовые доски, к которым выведены с одной стороны концы первичной обмотки, а с другой—одни конец вторичной обмотки и один конец обмотки дросселя. Для облегчения перемещения аппарат устанавливают на тележку. Сварочные аппараты СТН-500-1 отличаются от СТН-500 тем, что имеют алюминиевые обмотки.
Сварочные аппараты ТСД, применяемые главным образом при автоматической сварке, имеют дистанционное управление регулированием сварочного тока. Подвижная часть сердечника перемещается с помощью червячной передачи от электродвигателя, управляемого двумя магнитными пускателями. При включении одного из них сварочный ток возрастает, при включении другого— уменьшается. Для охлаждения аппарата установлен вентилятор с электродвигателем трехфазного тока мощностью 0,25 кВт.
Характеристика сварочных аппаратов с дросселем приведена в табл. 3.
Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижным магнитным шунтом (рис. 29) имеют целый замкнутый магнитопровод, у которого на одномстержне расположены первичная 4 И вторичная 3 обмотки трансформатора, а на другом — реактивная обмотка 1. Между ними находится стержень— магнитный шунт 2. Шунт замыкает магнитные потоки, создаваемые первичной и реактивной обмотками. При этом образуются магнитные потоки рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление. Таким образом обеспечивается падающая внешняя характеристика трансформатора.
Сварочный ток регулируют, перемещая магнитный шунт вдоль направления магнитного потока. При выдвижении шунта рассеяние магнитных потоков первичной и реактивной обмоток уменьшается, вследствие чего уменьшается индуктивное сопротивление трансформатора. При этом сварочный ток возрастает. По такому принципу работают сварочные аппараты типа СТАН и СТШ.
| Таблица 3
|
Сварочные аппараты типа СТШ имеют магнитный шунт, состоящий из двух половин, которые могут сдвигаться и раздвигаться. При полностью сдвинутых половинах шунта сварочный ток будет минимальный. Если раздвигать половины шунта, то магнитный поток рассеяния уменьшается и поэтому сварочный ток возрастает. В строительстве и промышленности применяют сварочные аппараты CTLL1- 300, СТШ-500 и СТШ-500-80. Аппарат СТШ-500-80 отличается от первых двух типов тем, что имеет два диапазона сварочных токов(катушки обмоток могут переключаться с последовательного соединения для малых сварочных токов на параллельное соединение для больших сварочных токов). Для монтажных работ рекомендуются аппараты легкого типа CTLLI - 250 массой 44 кг.
Характеристика сварочных аппаратов с подвижным магнитным шунтом приведена в табл. 4.
Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой. Трансформатор имеет магнитопровод, на обоих стержнях которого расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой, а вторая — со вторичной обмоткой. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно в нижней части сердечника, а катушки вторичной обмотки перемещаются по стержню с помощью винтовой пары. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичными и вторичными обмотками. При увеличении этого расстояния магнитный поток рассеяния возрастает, а сварочный ток уменьшает-
| Таблица 4
|
| Рис. 30 |
| Два диапазона большие токи — соединении пер- |
Ся. По этому принципу изготовлены трансформаторы типа ТС (рис. 30), ТСК и ТД с алюминиевыми обмотками. Сварочные аппараты ТСК имеют конденсаторы, которые включены параллельно первичным обмоткам. Они способствуют повышению коэффициента мощности. Трансформаторы типа ТД имеют сварочных токов: при параллельном вичных и вторичных обмоток и малые токи — при последовательном их соединении. Переключение обмоток
Производится одновременно пакетным переключателем. В каждом диапазоне ток плавно регулируют, изменяя расстояние между катушками первичной и вторичной обмоток. Удобны для ра боты в условиях строительно-монтаж ной площадки трансформаторы ТД 304, отличающиеся от ТД-300 нали чием устройства в виде Дополнитель ной приставки для дистанционного ре гулирования сварочного тока. Харак теристйка сварочных аппаратов с под вижной обмоткой приведена в табл. 5
Для. строительно-монтажных ра бот очень удобны облегченные переносные сварочные аппараты ТСП-1 и ТСП-2. Они предназначены для сварки коротких швов, прихваток, т. е. при сварке с большими перерывами. Вторичная обмотка трансформатора ТСП - 1 секционирована, что позволяет ступенчато регулировать сварочный ток переключением секций с помощью перемычки на броневой доске трансформатора. Масса сварочного аппарата ТСП-1 — 35 кг. Пределы сварочного тока 105... 180 А. Масса аппарата ТСП-2 — 63 кг. Номинальный ток — 300 А.
Трехфазные сварочные аппараты Применяют при сварке трехфазной дугой спаренными электродами. Процесс сварки осуществляется сварочными дугами, которые возбуждаются между каждым электродом и свариваемой деталью и между электродами. Аппарат (рис. 31) состоит из трехфазного трансформатора /, регулятора сварочного тока и магнитного контактора 3. Первичная обмотка включается в силовую сеть напряжением
| Таблица 5
|
220 В (соединение обмоток в треугольник) или 380 В (соединение обмоток в звезду). Вторичная обмотка имеет по две катушки на каждом стержне и выполнена из голой медной шины. Регулятор сварочного тока состоит из двух дросселей и трех обмоток. Две обмотки 5 и 6 расположены на одном магнитопроводе и подключены к спаренным в едином электрододержателе, но изолированным друг от друга электродам 7 и 8. Третья обмотка 4 Расположена на втором магнитопроводе и подключена к свариваемой детали 9. Регулятор вмонтирован в общий корпус и снабжен двумя' рукоятками, с помощью которых (изменением воздушных зазоров в магнито - проводах) регулируется сварочный ток. Одной рукояткой регулируют ток одновременно в обеих фазах, подключенных к электродам, а второй рукояткой— в фазе, подсоединенной к изделию.
Магнитный контактор 3 служит для включения цепи спаренных электродов. В начальный момент при возбуждении дуги сварочная цепь замыкается через свариваемую деталь и один из электродов (на рисунке электрод 8). Ток проходит по обмотке 4 регулятора и обмотке 2 контактора. Контактор включает обмотку 5 регулятора. Возникает вторая дуга. При отводе электродов от детали ток в обмотках 4 и 2 прекращается и контактор 3 выключает цепь обмотки 5, гасит дугу между электродами.
Трехфазный сварочный аппарат ЗСТ конструкции проф. Н. С. Силунова имеет мощность 45 кВ-А, вторичное напряжение — 60 В, сварочный ток— 450 А. Заводом «Электрик» для ручной сварки выпущены трехфазные сварочные аппараты ТТС-400 на 400 А, состоящие из двух спаренных трансформаторов СТН в едином корпусе. Схема питания трехфазной сварочной дуги приведена на рис. 32. Для автоматической сварки заводом «Электрик» выпущены трехфазные сварочные аппараты ТТСД-1000 на 1000 А, состоящие из двух спаренных трансформаторов ТСД-1000-4.
| Рис. 32 |
Трехфазные сварочные аппараты обеспечивают высокую производительность, экономию электроэнергии (к. п.д. достигает 0,9) и равномерную загрузку фаз сети при высоком коэффициенте мощности (cos ф= 0,8), однако ввиду сложности сварочного оборудования и трудностей при сварке потолочных и вертикальных швов применяются ограниченно.
При необходимости обеспечить большой сварочный ток и при отсутствии сварочных аппаратов достаточной мощности можно применять параллельное включение трансформаторов Схема такого включения сварочных аппаратов представлена на рис. 33. Для параллельной работы нужно применять трансформаторы с одинаковыми внешними характеристиками и напряжениями первичной и вторичной цепей. Одноименные концы первичных обмоток а соединяют между собой и общие клеммы 1 включают в силовую сеть переменного ток
msd.com.ua
Инверторная сварка
Сварка инверторная — новое слово в электросварке. Сегодня такой вид сваривания набирает популярность. Разработчики готовы предложить широкий выбор инверторов современного поколения. Благодаря меньшему весу и объему инверторные аппараты серьезно потеснили классические трансформаторы и позволили во много раз повысить производительность работы.
Схема устройства сварочного инвертора.
В былые времена сварочные работы были сопряжены с определенного рода неудобствами, заключающимися главным образом в весе сварочного оборудования. Классические сварочные трансформаторы представляют собой тяжеловесные, объемные сооружения. Из-за этих характеристик их неудобно перемещать, что уменьшает мобильность рабочего. Кроме того, работа с таким трансформатором связана с серьезными энергетическими затратами. И, конечно же, работа с таким аппаратом требует высокой квалификации сварщика.
Сравнение принципов работы инверторного и трансформаторного сварочных аппаратов
Сравнение некоторых сварочных инверторов.
В классических трансформаторах преобразование тока, необходимого для сварки, достигается за счет электромагнитной индукции. Индукционных катушек в трансформаторном сварочном аппарате две: на одну из них, первичную, подается сетевое напряжение, на другую, вторичную, в этот момент наводится напряжение необходимой величины. Трансформатор снижает напряжение, тем самым получая ток необходимой для сварки силы, а затем ток выпрямляется. Регулировать силу тока необходимо ступенчато, путем подключения дополнительных витков.
В инверторном же сварочном аппарате несколько иная схема: переменный ток выпрямляется еще до трансформатора, преобразуется при помощи инвертора и транзисторов в ток с частотой от 20 до 50 кГц. После этого высокочастотное напряжение снижается до 70-90 В, что и повышает силу тока до необходимых для сварки 100-200 А. Причем, в отличие от обычного сварочного аппарата, в инверторном регулировка силы тока происходит плавно (а не ступенчато). Такая схема предрасполагает к следующим изменениям:
- снижению веса аппарата;
- повышению точности регуляции сварочного тока;
- отсутствию необходимости постоянного контроля за напряжением электрической сети;
- расширению функций сварочного аппарата;
- понижению требований к уровню профессионализма и опыту сварщика.
Вернуться к оглавлению
Сварка инвертором: преимущества и недостатки
Как и любая техника, сварочные инверторы имеют ряд достоинств и недостатков.
К достоинствам можно отнести:
Характеристики сварочных инверторов.
- Вес и размер аппарата. За счет измененного принципа преобразования тока инверторный аппарат весит от 3 до 10 кг. Для сравнения, обычный сварочный трансформатор на 160 А в силу особенностей принципов работы и устройства должен весить не менее 18 кг.
- При помощи инверторного аппарата можно работать даже в условиях нестабильности электрической сети. Эти новые сварочные аппараты могут работать при напряжении 180 В без встроенного стабилизатора. Однако у почти всех инверторов такая защита от перепадов напряжения есть. У более дорогих моделей уровень защиты составляет 20-25%, у бытовых — 10-15%.
- Для выполнения сварочных работ с применением инверторного аппарата не обязательно быть профессионалом. В работе с ним справится и новичок. Все дело в доступности нескольких важных функций, позволяющих не следить постоянно за состоянием инвертора, а переложить этот контроль на сам аппарат.
Основные функции подразделяются на:
- hotstart;
- arcforce;
- anti-sticking.
Принцип работы инвертора с переменным и постоянным током.
Функция hotstart (или «горячий старт») — это облегчение розжига дуги. Инвертор автоматически кратковременно повышает силу сварочного тока, облегчая тем самым начало сварочного процесса.
Функция arcforce (или «форсирование дуги») — это увеличение силы сварочного тока и предотвращение залипания. Инвертор увеличивает сварочный ток на короткий промежуток времени, что понижает вероятность залипания электрода. Данная функция инвертора также позволяет регулировать дугу — делать ее более жесткой или мягкой в зависимости от предполагаемых результатов сварки.
Функция anti-sticking (или «антизалипание») при возникшем залипании снижает и отключает ток и исключает перегрев электрода. При прекращении залипания данная функция позволяет механизму самостоятельно вернуться в рабочий режим.
Указанные функции присутствуют в каждом инверторном аппарате в большей или меньшей степени, однако в более дорогих моделях каждую из функций можно самостоятельно регулировать.
Благодаря наличию этих функций при сварке инвертором человеку не нужно отвлекаться ни на что и можно сосредоточиться только на качестве выполнения своей работы.
Инверторные аппараты потребляют значительно меньшее количество энергии. Обычному трансформатору требуется в среднем от 10 до 12 кВт, тогда как инверторный сможет обойтись всего 6-7 кВт. До 90% потребляемой инвертором электроэнергии расходуется на дуге.
Вернуться к оглавлению
Недостатки инверторных аппаратов
К недостаткам можно отнести следующее:
Способы подключения сварочного инвертора.
- Зачастую инверторные сварочные аппараты имеют высокую стоимость. Иногда они вдвое и втрое дороже обычного сварочного трансформатора.
- Обслуживание данного аппарата тоже обходится дороже. Если в инверторе полетит силовой модуль, то для его ремонта придется оплатить одну четвертую часть от общей стоимости приобретенного инвертора.
- Из-за легкости и малого объема инвертор часто подвергается кражам. Действительно, классический сварочный трансформатор весом от 30 до 300 кг не так-то просто сдвинуть с места, чего не скажешь об инверторах.
- Сложность использования аппарата при низких температурах. Резкие температурные перепады могут привести к образованию конденсата на платах, в результате чего могут быть повреждены некоторые механизмы. Приобретая инвертор для работы в условиях низких температур, нужно внимательно читать технические характеристики. Если в них не указан диапазон рабочей минусовой температуры, то от работы на морозе стоит воздержаться.
- Инверторные сварочные аппараты чувствительны к пыли, потому нужно заранее обеспечить проветривание рабочего помещения. Следить за аппаратом, прочищать и продувать его придется намного чаще, чем классический трансформатор.
Обычно для проведения электродуговой сварки необходимо обладать определенного уровня навыками, знаниями и опытом. Появление инверторных сварочных аппаратов позволило значительно упростить процесс сварки.
С какими же стандартными проблемами сталкивались сварщики при работе с классическим трансформаторным аппаратом?
Схема дросселя сварочного инвертора.
Во-первых, это розжиг дуги. В трансформаторных аппаратах выходное значение напряжения зависит от входного. При недостаточном напряжении электрод начинает залипать из-за невозможности розжига. А при добавлении силы тока есть опасность пережечь металл. Инверторная сварка отличается созданием устойчивой электрической дуги, что предотвращает залипание электрода.
Во-вторых, при работе со старыми сварочными аппаратами велика вероятность ухудшения качества сварочного шва. Трансформаторный аппарат недостаточно ровно держит силу тока на необходимой величине, так как она напрямую зависит от входящего напряжения. У инвертора сварочный ток держится на неизменной величине.
В-третьих, длину дуги удерживать и контролировать очень сложно. При сварочных работах трансформатором повышенный контроль за дугой предполагает наличие определенных навыков: нужно держать электрод под углом и перемещать его по стыку соединяемых деталей не только параллельно шву, но и перпендикулярно. Большинство электродов трансформатора предусмотрено для работы короткой дугой. Инвертор же, благодаря постоянному поддержанию силы тока, позволяет не столь внимательно следить за длиной дуги, и качество сварочного шва при пользовании инвертором с длиной ее не связано.
Как видно, инверторы способны существенно облегчить сварочный процесс как на производстве, так и на бытовом уровне, поэтому инверторная сварка сейчас очень популярна.
Вернуться к оглавлению
Правильный выбор инвертора: что необходимо учесть при покупке?
Схема работы сварочного инвертора.
Как же правильно выбрать инверторный сварочный аппарат? Будете вы покупать бытовой или профессиональный инвертор, зависит от его целевого использования. Для мелкого домашнего ремонта вполне подойдет бытовой инвертор. Он рассчитан на полчаса работы, после чего ему необходим будет небольшой перерыв. Вследствие этого бытовые инверторы дешевле профессиональных, которые, в свою очередь, рассчитаны на восьмичасовой рабочий день. Есть также и промышленные инверторы, которые могут работать в несколько смен с кратковременным перерывом.
Что касается силы тока, для бытового использования вполне подойдет инвертор с максимальным значением 160 А. Однако если предполагается, что напряжение сети менее 210 В, то лучше будет приобрести инвертор на 200 А.
Стоит отметить, что не нужно гнаться за дешевизной. Зачастую дешевые инверторы не соответствуют указанным характеристикам. Также есть недостатки в так называемых одноплатных инверторах, в которых все силовые элементы и элементы питания и управления соединены в одной плате. Если случится поломка одного из элементов, потребуется замена всей платы, что по стоимости равно покупке нового инвертора.
Данный вид сварки значительно превосходит трансформаторную по многим показателям. При всех своих недостатках этот вид сварки доступен любому, кому необходимо выполнить сварочные работы, экономя тем самым и время, и деньги, и нисколько не ухудшая качество выполняемых работ.
expertsvarki.ru
