Сварочные трансформаторы промышленные и самодельные. Сварочные трансформаторы
Сварочные трансформаторы промышленные и самодельные :: SYL.ru
В данной статье будут рассмотрены сварочные трансформаторы промышленные и самодельные. Вы узнаете о том, из каких основных элементов состоят они, как провести регулировку выходного тока. Начать стоит с описания конструкции трансформатора. Он во многом схож с теми, которые используются для питания радиоаппаратуры, только габариты несколько больше.
Обмотки трансформатора
В любом трансформаторе имеются две обмотки – первичная и вторичная. К первичной осуществляется подвод сетевого напряжения. Со вторичной обмотки снимается около 60 Вольт, которые подаются на рукоятку с закрепленным на ней электродом. Напряжение с таким значением является безопасным для человека. Но это не означает, что не нужно соблюдать требования электробезопасности.
От того, какой провод используется во вторичной обмотке, зависит ток сварки. Чем больше сечение проводника, тем выше значение тока. Первичная обмотка должна выдерживать нагрузки, которые возникают при разжигании дуги. Сварочный трансформатор может быть дополнен выпрямительным блоком, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Это позволяет облегчить процесс сварки. Первичная обмотка может быть одна (при питании от однофазной сети) или три (в случае с трехфазной).
Магнитопровод
Пожалуй, это самая массивная часть любого трансформатора. Магнитопровод – это сердечник, вокруг которого проведена намотка катушек индуктивности. Причем сердечник замкнут, поэтому при подаче напряжения на первичную обмотку происходит образование магнитного поля. При этом во вторичной индуцируется переменный ток, который равен по фазе питающему. При изготовлении магнитопроводов используется специальная сталь.
Тонкие стальные листы Ш-образной формы собираются воедино и крепко стягиваются, чтобы не возникало вибраций. По подобной схеме сделан и сварочный трансформатор ТДМ, используемый в промышленности. Его можно применять для большого спектра сварочных работ, так как в нем присутствует регулировка выходного тока. И сделано это весьма своеобразно, хоть и лежат в основе простейшие физические законы.
Способ регулировки тока сварки
Чтобы понять, как провести регулировку тока, достаточно взглянуть на тот же ТДМ. Впрочем, можно и школьный курс физики вспомнить. Итак, имеется трансформатор, в нем обмотки (первичная и вторичная) расположены на небольшом расстоянии друг от друга. При работе во вторичной индуцируется ток с максимальным значением, так как через проводник проходит большой сильный поток.
Но если вторичную обмотку сместить на магнитопроводе таким образом, чтобы увеличить расстояние между обмотками? В этом случае ток начнет уменьшаться пропорционально. Сварочные трансформаторы именно этот принцип используют (кроме инверторных, конечно, в них совершенно иной). У ТДМ имеется в верхней части рукоять, которая соединена со вторичной обмоткой. При вращении этой рукоятки катушка поднимается или опускается. Другими словами, она приближается или отдаляется от первичной обмотки.
Простейшие сварочные трансформаторы
А теперь рассмотрим практическую конструкцию, которая может с успехом применяться в быту. Конечно, приварить толстый металл вряд ли получится, максимум, на что стоит рассчитывать – это на работу с электродами диаметром 2 мм. Но такую конструкцию можно без труда использовать в качестве контактной сварки, нужно только сделать специальные клещи для этого. Итак, основа – это трансформатор от любой бытовой микроволновки. У них мощность порядка 500 Вт, этого не хватит для проведения работ в промышленном масштабе, то для мелких бытовых нужд вполне достаточно.
Обратите внимание на то, что в трансформаторах вторичная обмотка имеет большое количество витков. Связано это с тем, что она необходима для питания магнетрона. А он нуждается в напряжении около 4 тысяч Вольт. Но сварочные трансформаторы работают иначе, поэтому вторичную обмотку нужно убрать полностью, оставить лишь сетевую. Для этого магнитопровод нужно разобрать, срезав сварные швы. После чего снять вторичную обмотку. На ее место намотать изолированный провод с большим сечением (не менее 2 кв. мм.), чем больше витков поместится, тем лучше. Но такая конструкция чаще используется для точечной сварки. Поэтому наматывают 1-3 витка толстого кабеля (свыше 8 кв. мм.), а вторичную обмотку подключают к клещам, в которых используются медные электроды. Они позволяют расплавить тонкий металл в одной точке, что и требуется от конструкции.
Выводы
В статье мы рассмотрели устройство сварочного трансформатора и основные принципы его работы. Стоит напоследок заметить, что чем выше ток сварки, тем большую площадь сечения должен иметь магнитопровод. И если нужно проводить сварку толстого металла, то конструкция, рассмотренная выше, вас не спасет. Необходимо использовать либо более мощные, либо инверторные аппараты.
www.syl.ru
СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ
Современные заводы, как правило, снабжаются переменным трёхфазным током. Поэтому представляется естественным производить сварку непосредственно переменным током, не преобразуя его предварительно в постоянный ток. Против переменного тока в дуге выдвигались следующие основные возражения: мгновенные значения переменного тока периодически проходят через нуль 100 раз в секунду, поэтому дуга переменного тока будет недостаточно устойчива. В дуге постоянного тока можно менять распределение тепла, меняя полярность; при переменном токе эта возможность теряется.
Многолетний опыт показал, что при современных электродах с хорошей обмазкой устойчивость дуги вполне достаточна как при постоянном, так и при переменном токах. Разница в устойчивости дуги для постоянного и переменного токов становится почти неощутимой и возможный некоторый недостаток устойчивости дуги переменного тока может быть всегда скомпенсирован, например, за счёт некоторого повышения напряжения холостого хода сварочного трансформатора. Что касается распределения тепла между электродами, то опыт показывает, что для большинства случаев распределение тепла в сварочной дуге переменного тока вполне удовлетворяет требованиям сварочной техники и даёт возможность получить безупречные результаты сварки.
В свою очередь, переменный ток имеет некоторые специфические преимущества перед постоянным током, например, можно отметить практически полное отсутствие магнитного дутья при сварке на переменном токе, в то время как при постоянном токе магнитное дутьё часто заметно мешает работе.
Сварочные трансформаторы просты по устройству, дёшевы, почти не требуют обслуживания и занимают малые площади. Они портативны, обладают малыми размерами и весом, имеют высокий к, п. д., а отсюда и незначительный расход электроэнергии, почти )В два раза меньший по сравнению с агрегатами постоянного тока, к. п. д. сварочных трансформаторов достигает 80—85%, расход электроэнергии равен 3,5—4,25 кет-час на 1 кг наплавленного металла.
Для получения необходимой падающей характеристики на электродах дуги, необходимо' включить последовательно с дугой в сварочную цепь достаточное сопротивление. По экономическим соображениям это сопротивление должно быть по возможности чисто индуктивным с минимальной активной составляющей. Таким образом, задача получения необходимой падающей характеристики сводится к увеличению индуктивного сопротивления в цепи трансформатора. Лучшие результаты получаются при увеличении индуктивности вторичной цепи трансформатора, что и применяется на практике.
| Фиг. 14. Схемы сварочных трансформаторов. |
Увеличение индуктивности вторичной цепи трансформатора может быть получено включением последовательно с дугой индуктивного сопротивления дроссельной катушки, конструктивно отдельной от трансформатора. В разновидности системы дроссельная катушка может быть объединена конструктивно в одно целое с трансформатором. . Соответствующим конструированием трансформатора индуктивность вторичной цепи трансформатора может быть настолько повышена, что необходимость в отдельной дроссельной катушке отпадает, и необходимая падающая характеристика получается за счёт индуктивности самого трансформатора. Таким образом, получается три следующие основные системы сварочных трансформаторов:
1) с отдельной дроссельной катушкой во вторичной цепи;
2) с дроссельной катушкой во вторичной цепи, конструктивно объединённой в одно целое с трансформатором;
3) с увеличенной индуктивностью без дроссельной катушки.
| в нашей промышленности. Видоизменения основных схем и объединение элементов отдельных схем образуют громадное количество» возможных систем и конструкций сварочных трансформаторов. Сварочные трансформаторы изготовляются обычно однофазными, сухими, с естественным воздушным охлаждением. Примером |
| Фиг. 15. Сварочные трансформаторы СТЭ-24 и СТЭ-34. |
| ! тип | ДІБ | в | ГІОІЕ |
| І I | В46 | з15Ы$т | |
| W-m40l550 | 690 3ШШ60 |
Все эти три вида трансформаторов, принципиальные схемы которых изображены на фиг. 14, находят практическое применениетрансформатора с отдельной дроссельной катушкой могут служить трансформаторы типа СТЭ, выпускаемые нашей промышленностью.
| Фиг. 16. Схема устройства регулятора РСТЭ. |
На фиг. 15 показаны такие трансформаторы изготовления завода «Электрик».
Комплектный сварочный аппарат состоит из трансформатора СТЭ и дроссельной катушки или регулятора РСТЭ, включаемого во вторичную - цепь последовательно с дугой. Магни- топровод дроссельной катушки сделан разъёмным. Устройство регулятора схематически показано на фиг. 16, а конструктивное выполнение с габаритными размерами — на фиг. 17. Подвижной сердечник магнитопровода может перемещаться вращением рукоятки регулятора. Перемещение подвижного сердечника меняет воздушный зазор магнитопровода и тем самым индуктивное сопротивление дросселя, а следовательно, и сварочный ток, так как меняется характеристика, отнесённая к электродам дуги. Величина воздушного зазора и приблизитель
| Фиг. 17. Регуляторы РСТЭ-24 и РСТЭ-34. |
| тип | в | Б | В | Г | А |
| РСТЭ-24 | 210 | 390 | 594 | 320 | 545 |
| РСТЭ-34 | 275 | 465 | 669 | 320 | 545 |
| Таблица Г Технические данные сварочных трансформаторов СТЭ
|
| Трансформаторы СТЭ выпускаются нескольких типов, отличающихся лишь мощностью. Основные технические данные этих трансформаторов приведены в табл. 1. Небольшие вес и габаритные- |
ная величина сварочного тока показывается указателем, скреплённым с подвижной частью магнитопровода, на шкале, укреплённой сбоку кожуха дросселя. Сварочный ток изменяется в том же направлении, что и воздушный зазор магнитопровода дроссельной катушки. В первом приближении можно принять, что сварочный ток изменяется прямо пропорционально величине воздушного зазора.
гразмеры делают сварочные трансформаторы весьма портативными. Для удобства перемещения трансформатор и дроссель поставлены на ролики и снабжены ручками.
Вторичное напряжение трансформаторов для ручной дуговой сварки с отдельной дроссельной катушкой, выпускаемых нашей •промышленностью, принято 60—65 в. Повышение вторичного напряжения сварочного трансформатора облегчает зажигание дуги и повышает её устойчивость. С другой стороны, увеличение вторичного напряжения повышает размеры, вес и стоимость трансформатора и дроссельной катушки и увеличивает опасность поражения сварщика током. Уменьшение напряжения приводит к уменьшению размеров, веса и стоимости оборудования и снижает опасность поражения током, но вместе с тем ухудшает зажигание дуги и делает её ме - неё устойчивой. Напряжение 60—65 в, выбранное на основании многолетней практики, является приемлемым для большинства случаев.
Дуговая сварка, в особенности ручная, создаёт прерывистую нагрузку для источника тока; за горением дуги следуют перерывы на смену электродов, зачистку швов и т. д. Режимом нагрузки определяется максимальный ток, который может быть получен без
V перегрева обмоток источни
ка. Режим определяется коэффициентом ПВ — повторной работы, представляющим собой отношение рабочего периода к продолжительности полного цикла работы, і 1 которая не должна превы
шать 5 мин. ПВ 100% означает горение дуги без пере - Фиг. 18. Схема трансформатора СТН. рывов. ПВ 60% показывает,
что в 5-минутном цикле дуга торит 3 мин., а перерывы в горении занимают 2 мин. Чем меньше ПВ, тем больше максимальная допустимая сила тока.
Примером сварочных трансформаторов, конструктивно объединённых в одно целое с дроссельной катушкой, могут служить трансформаторы СТН, предложенные академиком В. П. Никитиным ещё в 1925 г. и получившие широкое распространение после войны, когда в них был внесён ряд конструктивных изменений и улучшений. Первоначальная схема трансформатора СТН показана на фиг. 18.
На фиг. 19 показан трансформатор типа СТН-700 в современном исполнении завода «Электрик», а на фиг. 20 приведена его электрическая схема. Трансформатор имеет вторичное напряжение холо - 'Стого хода 60 в. Сварочный ток может регулироваться в пределах от 200 до 900 а. Максимально допустимый сварочный ток 540 а при ПВ 100% и 700 а для ПВ 60%. Вес трансформатора 380 кг. Регулирование сварочного тока производится перемещением подвижного сердечника в дроссельной обмотке посредством рукоятки, аналогично трансформаторам СТЭ.
| Фиг. 19. Трансформатор СТН-700. |
| В настоящее время разработана целая серия трансформаторов СТН на максимальные токи от 500 до 2000 а для ручной и автоматической сварки. Мощные трансформаторы для автоматической |
| j 1 і | |
| } Ф--------- Ц | |
| ft | |
| —1 , і—і jj ^ |
«сварки имеют электромоторный привод перемещения сердечника. Управление электромотором может быть сделано дистанционным и вынесено к месту сварки на значительное расстояние от трансформатора. Наиболее совершенными и экономичными однопостовыми сварочными тр а н с ф о рматорами являются трансформаторы без дроссельной катушки с увеличенным внутренним магнитным рассеянием. Примером могут служить сварочные трансформаторы, впервые разработанные С. Т. Назаровым. Повышенное индуктивное сопротивление в цепи трансформатора достигается введением пакета рассеяния, набранного из листового железа, между первичной и вторичной обмотками трансформатора, расположенными на различных стержнях. Передвижение пакета производится плавно с помощью червячного винта с приводным маховичком и позволяет регулировать сварочный ток в широких пределах с большой точностью. От* сутствие дроссельной катушки обеспечивает минимальные размеры и вес трансформатора и даёт значительную экономию в расходе материалов, железа и меди на изготовление трансформатора.
Схема устройства трансформатора показана на фиг. 21. Трансформатор изготовляется двух типов, габаритные размеры которых даны на фиг. 22. Меньший тип СТ-150 или «Комсомолец» имеет максимально допустимый сварочный ток 150 а при ПВ 60%, больший тип СТ-480—480 а при ПВ 60%. Трансформаторы изготовляются заводами промкооперации. В дальнейшем эти трансформаторы при участии автора их были конструктивно дора
ботаны и усовершенствованы секцией электросварки Академии наук СССР под руководством акад. В. П. Никитина и выпускаются заводами промышленности, как тип СТАН.
Существенным недостатком сварочных трансформаторов яв
| Фиг. 22. Габаритные размеры трансформаторов системы С. Т. Назарова. |
| из сх. 1 | типы | |
| СТ-150 ' | СТ-480 | |
| а | 658 | 815 |
| б | 352 | 455 |
| 6 | 432 | 550 |
| г | 256 | 355 |
| в котором падающая характеристика создаётся высокой индуктивностью цепи. Для надёжного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов берётся не менее 60—65 е, а напряжение сварочной дуги обычно не превышает 20—30 в. Поэтому последовательно с дугой, которую можно рассматривать как омическое сопротивление, приходится включать значительное индуктивное сопротивление, так что индуктивное падение напряжения значительно превышает омическое. Это даёт для сварочного трансформатора в условиях сварки среднюю величину cos ф = 0,4—0,5. |
ляется низкий коэффициент мощности cos?. Этот недостаток вызывается самым принципом устройства сварочного трансформатора,
Столь низкий коэффициент мощности весьма нежелателен для электростанций, производящих электроэнергию. Нормальным значением считается cos 9 = 0,8. За снижение cos 9 против нормы
потребители электроэнергии штрафу - ________________
ются.
Коэффициент мощности может быть улучшен включением в сеть, питающую сварочные трансформаторы, ёмкостной нагрузки с опережающим cos 9 , для чего удобнее всего параллельно к зажимам первичной обмотки каждого отдельного сварочного трансформатора Фиг. 23. Схема выправления
присоединять конденсатор (фиг. 23). cos 9 сварочного трансфор-
Для каждого трансформатора при руч - матора.
ной сварке обычно достаточен конденсатор ёмкостью около 100 мкф, который может быть встроен в кожух трансформатора.
3. ОСЦИЛЛЯТОРЫ
Зажигание сварочной дуги может быть облегчено и устойчивость горения её повышена посредством наложения на дуговой промежуток вспомогательного переменного тока повышенного напряжения, высокой частоты и небольшой мощности. Повышенное напряжение пробивает газовый промежуток при отсутствии или ослаблении основного сварочного тока и охлаждении и деионизации газа между электродами. Искровой разряд при пробое газа создаёт канал с достаточно высокой степенью ионизации и электропроводностью и открывает путь прохождению сварочного тока. Высокая частота вспомогательного зажигающего тока выбирается для устранения физиологического воздействия тока на организм сварщика. Ток высокой (радио) частоты, примерно 50 тысяч герц и выше, вследствие поверхностного эффекта проходит по тонкому наружному слою кожных покровов человеческого тела, не задевая нервных окончаний. Мощность вспомогательного тока приходится ограничивать несколькими десятками ватт, так как тепловое действие тока остаётся и при высокой частоте, и ток значительной мощности может причинять тяжёлые ожоги сварщику, разрушать изоляцию при замыканиях и т. п. Одновременное наложение на дуговой промежуток параллельно действующих основного сварочного тока низкой частоты и вспомогательного зажигающего тока высокой частоты может быть осуществлено за счёт зависимости индуктивного я ёмкостного сопротивлений от частоты тока.
Rh = 2KfL и R,
где f — частота тока;
L — коэффициент самоиндукции;
С — ёмкость цепи.
| Фнг. 24. Наложение тока высокой частоты на сварочную дугу. |
| Фиг. 25. Схема осциллятора. |
| Индуктивное сопротивление прямо пропорционально, а ёмкостное обратно пропорционально частоте тока. Поэтому можно осуществить одновременное параллельное питание дуги сварочным током низкой частоты, подаваемым от сварочного трансформатора Тр через индуктивное сопротивление — дроссельную катушку Др, и вспомогательным током зажигания, |
msd.com.ua
Принцип работы сварочных трансформаторов
Сварочные трансформаторы применяют для контактной и дуговой электросварки. Короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора является нормальным режимом работы при контактной сварке (при соприкосновении электродов) и часто возникает при дуговой.
Схема устройства сварочного трансформатора.
Для ограничения токов КЗ сварочные трансформаторы строят с большим индуктивным сопротивлением и сравнительно низким коэффициентом мощности. Увеличение индуктивного сопротивления обмоток сварочного трансформатора может быть достигнуто либо применением специальной конструкции обмоток, либо включением дополнительной индуктивности в цепь вторичной (или первичной) обмотки. Увеличение индуктивных сопротивлений обмоток в самом трансформаторе достигается увеличением потоков рассеяния, для чего обмотки трансформатора размещают на разных стержнях магнитопровода или в различных местах по высоте стержня.
Рисунок 1. Схемы устройства и принцип работы сварочных трансформаторов.
Включение магнитных шунтов в магнитопровод (рис. 1а) также резко увеличивает потоки рассеяния и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора. Трансформаторы для контактной сварки делают со вторичной обмоткой, состоящей из одного витка, напряжение на которой обычно не превышает 14 В. Для регулирования тока, протекающего через свариваемую деталь, первичная обмотка сварочного трансформатора имеет несколько выводов, переключение которых позволяет изменять число витков обмотки.
В настоящее время наиболее широкое распространение имеют сварочные трансформаторы, предназначенные для дуговой электросварки.
Такие трансформаторы строят на вторичное напряжение 60-70 В (напряжение зажигания дуги).
Особенностью работы этих трансформаторов является прерывистый режим работы с резкими переходами от холостого хода к короткому замыканию, и обратно. Для устойчивого и непрерывного горения дуги необходимы незначительные изменения тока и значительная индуктивность в сварочные цепи.
Для регулирования тока в сварочной цепи последовательно со вторичной обмоткой трансформатора включают индуктивную катушку со стальным магнитопроводом (рис. 1б). Величина сварочного тока зависит от диаметра электрода и регулируется реактивным сопротивлением индуктивной катушки, которое зависит от величины воздушного зазора А. Увеличение воздушного зазора в магнитопроводе индуктивной катушки вызывает уменьшение ее реактивного сопротивления, вследствие чего ток в сварочной цепи повышается. Иногда индуктивные катушки совмещают в одно целое со сварочным трансформатором.
Поделитесь полезной статьей:
Topfazaa.ru
Сварочные трансформаторы: применение и характеристики
Сегодня на рынке существует большое количество моделей сварочных аппаратов, предназначенных для различных условий работы. При выборе данных устройств следует ясно представлять, где они будут использоваться, а также какие характеристики имеют наибольшее значение.
Повышенным спросом пользуются сварочные трансформаторы. Они позволяют вести работы и на промышленных объектах, и в бытовых условиях. Данные приспособления достаточно просты в своем устройстве, имеют невысокую стоимость, а некоторые умельцы используют самодельные сварочные трансформаторы. С их помощью можно сваривать черные металлы внахлест и встык.
Приспособления оцениваются такими свойствами, как постоянство процесса сваривания, начальное зажигание и эластичность дуги, качество формирования шва. Соответственно, при более высоких показателях можно судить о лучших возможностях аппарата.
Выбирая сварочные трансформаторы, следует учитывать силу тока прибора. По данному показателю различают устройства для бытовых целей (до 200 А), профессиональные (более 300 А) и полупрофессиональные, работающие с током до 300 А. 
При необходимости использования устройства для несложных бытовых работ, достаточно приобретения трансформатора с силой тока 160 А. Для более сложных и трудоемких действий потребуется более мощное устройство.
Еще одним показателем, на который нужно обратить внимание, является используемое напряжение. В домашних условиях и на производстве данные показатели различаются (220 и 380 В). Поэтому важно знать, где будет работать устройство. Чем выше напряжение холостого хода прибора, тем быстрее зажигается и стабильнее работает дуга. Производительность также зависит и от типа электрода, с которым работают сварочные трансформаторы переменного тока.
В устройствах используют как тонкие, так и толстые электроды. Чаще всего применяют материалы 2-5 мм в диаметре. Если существуют сложности в определении типа электродов, то необходимо приобретать универсальный аппарат, который способен работать с любыми расходниками и металлами. Все характеристики трансформатора можно узнать из его паспорта.
При оценке коэффициента полезного действия сварочных устройств, можно сказать, что данный показатель у них невысок, составляя в среднем не более 80 процентов. Сварочные трансформаторы не способны выполнить высококачественной шов. Этот недостаток необходимо учитывать, а для выполнения ответственных работ лучше приобрести инверторное оборудование. Однако данный пробел с лихвой компенсируется неприхотливостью устройства и низкой стоимостью.
Приспособления достаточно просты в использовании и этим не уступают ни одному виду сварочного оборудования. Выполнять работы с помощью трансформатора способен любой человек, который имеет хотя бы минимальные знания о сварке. Главным условием использования устройства является соблюдение техники безопасности и применение специальной защиты. Чтобы обеспечить безопасность сварки, следует приобрести щиток или маску, которые защитят зрение.
fb.ru
