Как работают сварочные трансформаторы?

индустрия» Электротехника» Сварочные аппараты» Сварочный трансформатор

Сварка переменным током осуществляется понижающим сварочным трансформатором. Принцип работы сварочного трансформатораопределяется в первую очередь работой понижающего трансформатора и условиями обеспечения условий для проплавления свариваемых деталей. Если понижающий трансформатор создает необходимое для сварки напряжение, то остальное дополнительные приборы обеспечивают качественное и стабильное горение сварочной дуги между электродом и свариваемыми деталями, обеспечивая проплавление и соединение наплавляемого металла электрода с основным металлом деталей.

Принцип действия сварочного трансформаторав понижении напряжения в сети 220/380в до величины холостого хода трансформатора способного поддерживать рабочее напряжение горящей дуги. Обычно величина холостого хода составляет 60-80в.

При возникновении дуги напряжение падает до рабочей величины, которая зависит от установленной величины тока сварки. Величина сварочного тока различается, и зависит от режимов сварки и диаметра используемого электрода. От величины тока напрямую зависит скорость сварки, т.

е. количество наплавляемого металла в единицу времени. Поэтому, для возможности регулировки тока применяют регулировочное устройство, чаще всего дроссель.

Назначение его двойное. Обладая высоким индуктивным сопротивлением, он создает падающую вольтамперную характеристику сварочному устройству, что является обязательным условием сварки. Принцип работы сварочного трансформатора напрямую связан с работой дросселя.

При увеличении воздушного зазора в магнитопроводе дросселя увеличивается ток сварки. Изменение воздушного зазора производится движением регулировочного винта с ручным приводом. Рукоятка управления выводится на верхнюю крышку корпуса агрегата.

Стабильность горения сварочной дуги в огромной степени зависит от плавности питающего напряжения.

Скачки напряжения на входе трансформатора способствуют обрыву сварочной дуги. Частично сглаживанию скачков способствует работа регулятора. На некоторых моделях сварочных трансформаторов используется конденсатор большой емкости в качестве фильтра на входе трансформатора.

Современные сварочные устройства рассчитаны на однофазное и трехфазное питание напряжением 220 и 380в, но принцип действия сварочного трансформатора не зависит от количества фаз или величины питающего напряжения. Отличия заключаются в конструкциях и форме магнитопроводов трансформатора и сечении проводов обмоток.

Читайте также

Сварочный трансформатор представляет собой оборудование, применяемое для дуговой ручной и прочих видов сварки. В зависимости от модели, технических характеристик существуют бытовые и промышленные разновидности. Сварочный выпрямитель или трансформатор преобразует электричество сети до требуемого значения.

В состав аппарата входит несколько основных узлов. Их совместное действие образует электрическую дугу. Она плавит металл, соединяя детали сварным швом.

Конструкция

Устройство сварочного трансформатора достаточно простое.

У многих мастеров получается собрать аппарат самостоятельно. Трансформатор с простейшей конструкцией для сварочного аппарата работает при подключении к однофазной сети. Он имеет три основных элемента:

магнитопривод (сердечник);первичную стационарную обмотку;вторичную движущуюся обмотку.

Магнитоприводом выступает элемент из ферромагнитной стали с замкнутым контуром. Первичная обмотка подключается к сети, а вторичная – на массу и держатель электрода. Сопротивление контура понижается, их электромагнитная связь повышается.

Более совершенные конструкции имеют в своем составе дроссель и прочие дополнительные элементы.

Принцип работы

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в постепенном понижении напряжения до уровня 60-80В и одновременном повышении силы тока до 40-500 А.

Прибор при эксплуатации чаще всего поддерживает переменный ток. Однако есть и другие разновидности, выдающие постоянный электрический поток. Их называют выпрямителями.

Работа оборудования происходит по единому принципу. При подключении напряжения по первичному контуру проходит переменный ток.

Он создает магнитный поток. В обеих обмотках индуцируется электродвижущая сила. Ее можно соотнести с количеством витков обмотки.

Например, первая обмотка имеет 100 витков, а вторая – 5. Коэффициент трансформации в этом случае равен 100:5 = 20. Если это оборудование подключить к бытовой сети, на выходе получится напряжение 220:20 = 11В.

Чтобы поменять нагрузку, сварщики меняют зазор магнитопривода.

При его увеличении сила тока уменьшается. И, наоборот. Чтобы подобрать необходимое значение напряжения для сварки, определяется требуемое количество витков вторичной обмотки.

Составные элементы

Устройство сварочного трансформатора позволяет понизить напряжение и увеличить силу тока для проведения процесса плавления металла.

Определение этих показателей производится при создании и настройке аппарата. Для осуществления оборудованием установленных функций, сварочные трансформаторы включают в себя определенный набор комплектующих. Помимо магнитопривода и двух обмоток в состав конструкции входят:

винт вертикальный с лентовидным типом резьбы;рукоятка для его вращения;ходовая гайка винта;система подвеса (защищает от повреждений);зажимы для крепления и вывода проводов;корпус с вентиляционной решеткой.

В некоторых сварочных трансформаторах с переменным значением тока могут применяться дополнительные элементы, облегчающие работу мастера.

Дополнительные узлы

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

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

Агрегат бывает с подвижным шунтом.

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

Промышленный или бытовой сварочный трансформатор иногда нуждается в дополнительном сопротивлении.

Мастеру предоставляется возможность продолжить регулировку. Дополнительные возможности появляются без процесса разведения обмоток. Мастер при помощи такого прибора сможет сварить очень тонкие или толстые листы металла.

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

Разновидности

Устройство и принцип действия промышленного или бытового сварочного трансформатора определяют его технические характеристики. Существуют разные принципы классификации аппаратуры. По назначению выделяют однопостные и многопостные устройства.

В первом случае прибор предназначен для бытового применения. Он установлен в инверторах мощностью 3-10 кВт. Бытовая сеть не рассчитана на применение аппарата мощностью более 10 кВт.

Многопостные приборы имеют сложную конструкцию. Их применяют в профессиональных, промышленных аппаратах с мощностью от 10 кВт и выше. Такой прибор может обслуживать одновременно несколько рабочих мест.

По фазному признаку различают трехфазный и однофазный сварочный трансформатор. Бывают приборы, способные переключаться на разное напряжение сети. Для бытового применения подходят однофазные агрегаты (220 В), а для промышленного требуется трехфазное оборудование (380 В).

Этот признак определяет нагрузку на выходе. Трехфазным прибором можно сварить толстые детали. Однофазным моделям это не под силу.

Типы конструкции

Классификация сварочных трансформаторов происходит также по принципу устройства конструкции. Выделяют три основные группы:

Аппаратура с номинальным магнитным рассеиванием.

Она имеет дроссель для регулировки выходного напряжения.Оборудование с увеличенным показателем магнитного рассеивания. Имеет сложную конструкцию. Она включает в себя несколько подвижных обмоток, импульсный стабилизатор и конденсатор.

Также могут присутствовать другие компоненты.Тиристорные типы сварочных трансформаторов. Они имеют соответствующее устройство фазорегулятора. Приборы тиристорного типа характеризуются относительно малым весом.

Представленную классификацию имеют аппараты переменного тока.

Существуют модели постоянного тока. Они имеют большие габариты, более сложное устройство. В их составе есть выпрямитель.

Такие модели стабильнее, удобнее в работе. Назначение сварочного трансформатора, который функционирует при постоянном токе, в этом случае определяется как промышленное. Оборудование позволяет мастеру работать с цветными металлами и нержавейкой.

Стоимость подобных приборов достаточно высокая. Поэтому сварочные трансформаторы этого типа применяются исключительно в профессиональных целях. Для бытовых нужд вполне подходят устройства переменного тока.

Холостой ход

Сварочные трансформаторы функционируют в режиме нагрузки и на холостом ходу. В процессе создания шва, между электродом и заготовкой замыкается вторичная обмотка.

Электричество плавит металл, соединяя две части детали в единую конструкцию. Когда шов создан, вторичная цепь размыкается. Сварка окончена, агрегат переходит в режим холостого хода.

Электродвижущие силы (ЭДС) сначала образуются из-за созданного магнитного поля. Далее они поддерживаются путем рассеивания. Они ответвляются от главного потока в магнитоприводе.

ЭДС замыкаются между витками катушки в воздушном пространстве. Они и образуют показатели холостого напряжения. Он считается безопасным для жизни мастера.

Холостой ход ограничивается показателем 48 В. В некоторых моделях это значение увеличено до 70 В. Если показатели холостого хода превышают установленное значение, необходимо применять автоматическое ограничение.

Оно срабатывает сразу после прекращения сварки. Также корпус агрегата должен иметь заземление. Это способствует увеличению безопасности работы мастера.

На что обращать внимание при выборе?

Выбирая сварочные трансформаторы, следует обратить внимание на главные технические характеристики. К ним относят следующее:

Напряжение сети.

Показатель должен соответствовать указанному производителем значению (220 или 380 В).Диапазон регулирования. Чем шире пределы, тем больше возможностей предоставляется сварщику. Можно выбрать электроды разного диаметра.

Бытовые разновидности характеризуются диапазоном регулирования от 50 до 200 А.Номинальный ток. Профессиональные устройства выдают около 1000 А, а бытовые – до 100 А.Рабочее напряжение. На выходе из устройства для дуговой сварки должно определяться номинальное значение 30-70В.Продолжительность сварки.

Показатель определяет, сколько агрегат сможет работать непрерывно. Бытовые модели выполняют непрерывную сварку около 15-20 мин., а профессиональные – несколько часов.Напряжение на холостом ходу. Показатель не должен превышать границы 70 В.Потребляемая мощность.

Чем выше этот показатель, тем эффективнее работает оборудование. Однако надо учитывать возможности бытовой сети. Слишком большая нагрузка может быть недопустимой.

При выборе необходимо учитывать, для каких целей приобретается оборудование. В этом случае получится купить агрегат с оптимальными показателями по приемлемой цене.

Возможные неисправности

Сварочные трансформаторы могут выходить из строя по нескольким причинам. В большинстве случаев ремонт можно произвести самостоятельно. Для этого необходимо определить причину поломки.

Чаще всего аппарат для сварки выходит из строя при замыкании в цепи. Оно происходит между элементами конструкции. Замыкание вызывает отключение аппарата.

Чтобы возобновить работу агрегата, необходимо его разобрать. Неисправный элемент потребуется заменить. Чаще всего причиной такой поломки становится клеммная колодка или проходящая рядом с ней обмотка.

Второй причиной выхода аппарата из строя является перегрев.

Он происходит, если устанавливается значение напряжения больше, чем рекомендовано производителем. Если подобная проблема появляется часто, перемотку потребуется частично или полностью заменить. Для этого приобретается провод с таким же диаметром сечения.

Если в процессе работы появился сильный шум, гудение, потребуется разобрать корпус. Причиной является ослабление зажима гайки или болта. Все соединения потребуется подтянуть.

После проведения ремонта работу оборудования тестируют.

Если все в порядке, можно приступать к сварке снова. Конструкция агрегата отличается простотой и надежностью. Поэтому поломки и сбои в его работе появляются редко.

Оборудование для сварки широко применяется как любителями, так и профессионалами. При помощи такого устройства можно соединять тонкие и толстые заготовки, листы из различных материалов посредством электрической дуги. В зависимости от назначения и условий применения аппаратуры, следует приобретать прибор с требуемыми техническими характеристиками.

Из всевозможных видов промышленного оборудования самым распространенным является сварочный трансформатор.

Такой аппарат состоит из нескольких ключевых узлов и способен создавать ток, дуга которого плавит сталь, и соединяет стороны изделия в единый шов. Оборудование делится на несколько видов по сложности исполнения конструкции, а также способности выдавать необходимую величину напряжения. В чем заключается принцип действия сварочного трансформатора и его устройство?

Какие физические процессы происходят внутри аппарата? Чем одни изделия могут отличаться от других? Материал статьи и видео сполна осветят эти вопросы.

Устройство сварочного трансформатора

Чтобы осуществлять плавление металла электрической дугой, необходимо изменить параметры тока, потребляемого от сети.

В аппарате он модернизируется так, что напряжение понижается (V), а сила тока возрастает (А). Сварка металла этим оборудованием возможна благодаря несложным комплектующим, входящим в его конструкцию. Большинство моделей включают в себя:

магнитопровод;стационарную первичную обмотку из изолированного провода;движущуюся вторичную обмотку, часто без изоляции, для улучшения теплоотдачи;вертикальный винт с лентовидной резьбой;ходовую гайку винта и крепление к обмотке;рукоятку для вращения винта;зажимы для вывода и крепления проводов;корпус с жалюзи для охлаждения.

Некоторые сварочные трансформаторы переменного тока содержат дополнительное оборудование, совершенствующее их работу, о котором будет описано ниже в разделе схем.

Устройство сварочного трансформатора предусматривает магнитопровод.

Сердечник не влияет на силу тока, а лишь способствует образованию магнитного поля. Для этого используется пакет пластин из специальной стали. Их поверхность покрывается оксидной изоляцией.

Некоторые модели лакируются. Если бы сердечник был из сплошного металла, то вихревые токи (токи Фуко), получаемые из-за действия магнитного потока, снижали бы индукцию поля. За счет наборных составляющих сердечник не образует сплошной проводник, что снижает влияние токов Фуко.

Для более тихой работы пластины сердечника важно стягивать потуже. Слабое соединение ведет к вибрации составляющих благодаря прохождению переменного тока с частотой 50 Гц. Но даже плотное стягивание не устраняет всего шума, поэтому любой расчет сварочного трансформатора подразумевает гул, что слышно на видео по его работе.

Принцип работы сварочного трансформатора

Аппарат, состоящий из вышеописанных элементов, работает по следующему принципу:

Напряжение из сети подается на первичную обмотку, в которой образуется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике устройства.После этого напряжение передается на вторичную катушку.Магнитопровод, созданный из ферромагнитных материалов, размещая на себе обе обмотки, создает магнитное поле. Индуцирующий магнитный поток образовывает в обмотках переменные электродвижущие силы (ЭДС).Разница в количестве витков катушек позволяет изменять ток с необходимыми для сварки значениями V и А. По этим показателя происходит расчет сварочного трансформатора.

Существует прямая взаимосвязь между количеством витков вторичной обмотки и получаемым напряжением. При необходимости повысить исходящий ток, вторичную катушку наматывают в большем количестве. Трансформатор для сварки относится к понижающему типу, поэтому число витков вторичной обмотки у него значительно меньше, чем на первичной.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора призвано и регулировать силу исходящего тока, путем изменения расстояния между первичной и вторичной катушками. Именно для этого и предусмотрена движущаяся часть конструкции.

На некоторых видео хорошо заметно, что вращение рукоятки и сведение катушек друг к другу приводит к увеличению сварочного тока. Обратное вращение и разведение обмоток способствует понижению силы тока. Это происходит за счет изменения магнитного сопротивления, вследствие чего и возможна быстрая регулировка напряжения, позволяющая подбирать сварочный ток в зависимости от толщины стали и положения шва.

Холостой ход

Сварочный трансформатор имеет два режима работы: под нагрузкой и холостой. Во время выполнения шва, вторичная обмотка замыкается между электродом и изделием.

Мощный сварочный ток позволяет плавить металл и образовывать надежное соединение. Но когда сварка окончена, вторичная цепь размыкается. И аппарат переходит в режим холостого хода.

Электродвижущие силы в первичной катушке имеют двойное происхождение.

Первые образуются из-за рабочего магнитного потока, а вторые путем рассеяния. Эти ЭДС создаются ответвляясь от основного потока в магнитопроводе, и замыкаясь между витками катушки по воздуху. Именно они и образуют величину холостого тока.

Холостой ход должен быть безопасным для жизни сварщика и ограничиваться 48 V. некоторые модели имею допустимое значение в 60-70 V.

Если ЭДС от потока рассеивания превышают эти значения, то устанавливается автоматический ограничитель этого значения. Он должен срабатывать менее чем через секунду после разрыва цепи и прекращения сварки. Для дополнительной защиты сварщика корпус аппарата всегда заземляется, чтобы возникшее напряжение на кожухе, из-за повреждения изоляции первичной обмотки, миновало человеческое тело и уходило в землю.

Схема сварочного трансформатора и ее модификации

Кроме стандартных устройств для изменения тока, сварочный трансформатор может содержать некоторые совершенствующие узлы. Схемы данного оборудования могут быть дополнены:

несколькими вторичными обмотками;конденсаторами;импульсными стабилизаторами;тиристорными фазорегуляторами.

Дополнительно, в схему трансформатора добавляется сопротивление, предназначенное для продолжения регулировки силы тока там, где разведение обмоток не дает нужного результата. Это востребовано при работе с тонким металлом или очень мощными моделями оборудования. Сопротивление может быть в виде отдельного корпуса с набором контакторов, задающих определенное значение Ом, через которое будет проходить ток от вторичной обмотки, либо обычной пружиной из высокоуглеродистой стали, прикрепляемой к кабелю массы.

Расчет сварочного трансформатора

Для разных видов сварки необходимы трансформаторы разной мощности. Основной расчет производится на основании разности витков обмотки между первичной и вторичной катушками.

Для понижающих устройств действует правило, что если исходящее напряжение необходимо понизить в 10 ил 100 раз, то и количество витков на вторичной катушке должно быть меньше в 10 или 100. Это значение имеет погрешность в 3%. Это же правило действует и в обратную сторону.

Каждое устройство подобного типа имеет свой коэффициент трансформации.

Это значение (n) показывает масштабирование силы тока при переходе от первичного (i1) во вторичный (i2). Расчет таков: n = i1/i2. Исходя из этого можно создать устройство подходящее под конкретные виды сварки.

Отличия и разновидности оборудования

Виды сварочных трансформаторовразделяются по рабочему предназначению. Они различаются по:

Весу и размеру.

От компактных с ремнем для плеча, до больших, перемещаемых на колесиках или тельферомВыдаваемому напряжению холостого хода от 48 V до 70 V.Силе тока от 50 до 400 А. На крупных производственных предприятиях встречаются модели с показателем 1000А.Потребляемого тока и количеству фаз — 220-380V. Одно и трехфазные версии.Импульсной подаче тока или непрерывной.Возможности работы с разными диаметрами электродов, от 2 до 6 мм.

Трансформаторная сварка — простой способ получить крепкое соединение. Она хорошо подойдет для монтажа заборов, сварки труб, создании стеллажейи каркасов беседок. Издаваемый гул от аппарата и треск сварочной дуги вносят некоторый дискомфорт от использования устройства.

Сварочные трансформаторы отличаются ценовой доступностью в магазинах и легкостью схемы сборки в домашних условиях. Их принцип действия несложен, а работа аппарата на видео помогает понять основы обращения с агрегатом. Качество шва сохраняется на высоком уровне, поэтому они широко применяются в быту и промышленной сфере.

Поделись с друзьями

3011

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:

Источники:

• industrika.ru
• protransformatory.ru
• svarkalegko.com
• fazaa.ru