Особенности работы трехфазного сварочного аппарата

Выпрямитель сварочный – как рассчитать и собрать своими руками? + Видео

Выпрямитель сварочный предназначается для питания электрическим током сварочного поста при ручной, электродуговой сварке. Его задача – преобразование тока переменной частоты в постоянный электрический разряд, необходимый для процесса плавления металла.

Устройство сварочного выпрямителя – начнем с теории

Бытовые сварочные аппараты – это выпрямители и инверторы малой мощности, со сравнительно низким номинальным сварочным током. Имея большую длительность паузы для охлаждения между периодами работы, они малоэффективны при выполнении больших объемов работ в промышленности и производстве. Единственная занимаемая такими агрегатами ниша – бытовое назначение, а также мелко-подрядный бизнес.

Классическая компоновка сварочного аппарата включает в себя:

• понижающий трансформатор;
• выпрямитель (мост из полупроводниковых элементов);
• конденсаторный блок (для сглаживания пульсаций на выходе преобразователя).

Перед изготовлением или приобретением любого инструмента, будь это строительный уровень или перфоратор, а у нас сварочный аппарат, необходимо определить, какие виды работ он будет выполнять. От этого напрямую зависят массогабаритные показатели устройства, типоразмер используемого электрода и, соответственно, толщина листов свариваемого металла.

Наилучшие показатели по качеству выходящего тока имеют трехфазные аппараты, подключаемые к сети 380 Вольт. Ими можно дольше работать без перерывов для охлаждения, а также производить работы с более массивными стальными конструкциями в пределах 200-400 Ампер. Идеально подойдут для сварки контейнеров, ларьков, гаражных ворот. Это то, что нужно, для малого бизнеса.

Существенным недостатком является ограниченный доступ к питающей сети. Не все дачные поселки и гаражные общества могут похвастаться доступом к таким силовым коммуникациям. К тому же, сварочный аппарат, обладающий трехфазным трансформатором, будет в 1,5-2 раза тяжелее однофазного собрата.

Но стоит учесть, что его придется наматывать самому.

Однофазный сварочный выпрямитель для сварки, смонтированный на однофазном трансформаторе, рассчитанном на сеть 220 Вольт, значительно легче. Его масса на 90 % зависит от веса понижающего трансформатора и будет в пределах 30-80 килограмм.

Данная техника может работать на токах 125-180 Ампер, обеспечивая качественный сварной шов при сварке несложных конструкций – ворот, навесов или ручной бетономешалки. Легкость и доступность электрической сети делают однофазные устройства крайне мобильными.

Ими можно работать не только на верхних этажах высоток, но и там, где электричества нет вообще, питаясь от бензинового генератора.

Самодельный сварочный выпрямитель для однофазной сети

Вспомним школьный курс физики и поговорим о теории. Переменный ток представляет собой синусоиду или волну, которая производит колебания с частотой 50 Гц. Это означает, что за 1 секунду электричество 25 раз течет в одном направлении и 25 раз в обратном. Для процесса сварки необходимо протекание электричества только в одном направлении.

Если цепь вторичной обмотки трансформатора дополнить полупроводниковым элементом, к примеру простейшим диод, то он будет пропускать электричество только в одну сторону, а значит мы получим постоянный ток. Однако он будет пульсирующим, с частотой 25 Гц, т.е. после каждой «волны» будет аналогичная по времени, безтоковая пауза, а это нас не устраивает.

Если диод поставить наоборот, то он будет пропускать поток электронов в другую сторону, так называемую обратную полуволну.

Поставив два диода по направлению друг к другу, между ними мы получим ток, представляющий собой волны, возрастающие от нуля до максимального значения напряжения, на которое рассчитана вторичная обмотка трансформатора и спадающие до нуля, после достижения которого начнется новая волна.

Таким образом получается положительный полюс источника тока, отрицательный полюс будет располагаться в центре вторичной обмотки трансформатора. Именно поэтому данная схема применима только, если у силового трансформатора есть соответствующий вывод.

Если мы наматываем трансформатор самостоятельно, то вывод можно сделать, остальные случаи заставят нас частично разбирать обмотку, что нежелательно.

 Преимущество данной схемы – это малое количество используемых полупроводников, их всего два, а также то, что вторичная обмотка устройства разделена на две части, и, по сути, половину времени работы задействована одна часть обмотки, а другую половину – другая.

Самым распространенным вариантом рассматриваемых двухполупериодных схем выпрямления является мостовая. Она представляет собой квадрат, в каждую из сторон которого включен диод. С двух противоположных углов квадрата снимается постоянное напряжение, а на два других оно подается со вторичной обмотки трансформатора.

Обе вышеупомянутые схемы, без дополнительной конденсаторной батареи, на выходе будет иметь среднее напряжение меньшее чем выходящее со вторичной обмотки.

• Ucp=2*Uво/pi;
• где: Ucp – действующее среднее значение напряжения;
• Uво – напряжение на вторичной обмотке трансформатора;
• pi – константа, число Пи (3,14).

Соответственно, ток сварки будет меньше, отсюда и меньший диаметр применяемого электрода и толщины свариваемого металла. Для уменьшения колебания напряжения на выходе сварочный выпрямитель, собранный своими руками, должен иметь параллельно включенный нагрузке конденсатор, расчет его параметров приведен ниже:

Время зарядки конденсатора:

• t(зар)=(arccos(Umin/Umax))/(2*pi*f);
• где t(зар) – время зарядки конденсатора.
• Umin – минимальное значение, до которого разрядится конденсатор (выбираем сами, исходя из колебаний напряжения на выходе, примем равным 30 В);
• Umax – амплитудное сетевое напряжение (Umax = 1,41* Uво=1,41*25=35,25 В);
• f – частота сети, 50 Гц;
• t(зар)=(arccos(30/35,25))/(2*3,14*50)=0,00176 секунд.

Определяем время разрядки конденсаторной батареи:

• t(раз)=T-t(зар);
• где Т=0,01с (для данных схем выпрямления);
• t(раз)=0,01-0,00176 = 0,00824 с.

Находим ток нагрузки, на который рассчитан наш сварочный аппарат, его можно взять из расчета трансформатора или же определить по старой школьной формуле:

• Iнагр= Uво/R;
• где R – сопротивление цепи сварки, для расчета можно принять равным в пределах 0,13-0,18 Ом;
• Iнагр= 25/0,18=139 А.

Определяем емкость конденсатора, на которой за время t(раз) при токе нагрузки Iнагр напряжение уменьшится с Umax до Umin:

• C=Iнагр*t(раз)/(Umax-Umin);
• C=139*0,00824/(35,25-30) = 0,217 Ф = 217 000 мкф.

Для выбора конденсатора важно знать и пиковый зарядный ток, находим его:

• Ipic=C*(Umax-Umin)/t(зар);
• Ipic=0,217*(35,25-30)/0,00176=647 А.

Осталось определить среднеквадратичное значение импульсного тока через конденсатор, оно вычисляется по формуле:

• Isi=√(I(зар)²+I(разр)²);
• где I(зар) — среднеквадратичный ток через конденсатор на цикле заряда;
• I(разр) — среднеквадратичный ток через конденсатор на цикле разряда.
• I(зар)=Ipic*√((t(зар)/T)/3);
• I(зар)=647*√((0,00176/T)/3)=156,7 А;
• I(разр)=Iнагр*t(раз)/T;
• I(разр)=139*0,00824/0,01=114,5 А.

Итак, имеем:

• Isi=√(156,7²+114,5²)=194 А.

Рассчитанная нами емкость достаточна велика, единичного электролита на такую емкость не найти, а если собирать батарею, то она будет внушительных размеров. Есть смысл поставить батарею меньшей емкости, но при этом падение напряжения между волнами будет больше.

Выбирая конденсатор, ориентируйтесь сначала на значение Isi, а уже после на его емкость. Isi показывает, успеет ли зарядиться конденсатор за время прохождения тока, если нет, то ставить конденсатор вообще бессмысленно.

 Если электролита необходимой емкости нет, то ставим несколько, соединяя их параллельно.

Схема сварочного выпрямителя, работающего от трехфазной сети

Выпрямители, построенные для питания от трехфазной электрической сети, имеют меньшую пульсацию выходного напряжения, благодаря тому, что фазы сети перекрывают друг друга, и напряжение не опускается до нуля.

 Один из вариантов построения трехфазного выпрямителя – это включение в каждую фазу, за обмоткой трансформатора, полупроводникового элемента, по направлению от обмотки.

Далее эти выходы от диодов коммутируются в один вывод – положительный полюс источника питания, отрицательным полюсом является нулевой вывод с обмоток трансформатора.

Диодный мост пропускает только одну полуволну от каждой фазы, смещенную на 120 электрических градусов относительно друг друга.

Пульсации у данной схемы в три раза чаще, чем у схем с одним включенным диодом, но амплитуда колебаний значительно меньше.

Преимущества такой конструкции – это использование всего трех полупроводников, а вот недостаток все тот же – нулевой вывод с обмотки трансформатора, а значит соединение обмоток питающего трансформатора только по схеме «звезда».

Диоды располагаются последовательно один за другим, а между ними к цепи подключается фаза трансформатора. Выходы с полупроводников после каждой фазы соединяются, образуя положительный полюс источника питания.

Соединив входы диодов, располагающиеся до соединения цепи с фазой, получим отрицательный полюс.

Такая схема идеальна с точки зрения изготовления сварочного выпрямителя своими руками без дополнительных электронных составляющих.

Вводить в цепь параллельно нагрузке конденсатор можно, но не целесообразно, качество напряжения на выходе и так высокое.

Еще одним преимуществом данной схемы является возможность соединять обмотки, как по схеме «треугольник», так и по схеме «звезда», не используя «нулевой» провод.

Многопостовые сварочные выпрямители – считаем рабочие места

Трехфазные сети также позволяют подключать многопостовые сварочные аппараты. Мощности бытовой, однофазной сети на 220 Вольт попросту не хватит для столь мощной нагрузки. Для обеспечения работы всех постов выпрямители имеют жесткую внешнюю Вольт-Амперную характеристику. Каждый вывод для сварки имеет собственный реостат и дроссель, для индивидуальной регулировки.

Их преимущество в меньших затратах на обслуживании оборудования, а сфера применения – сварочные площадки с большим объемом работы.

 Количество подключаемых сварочных постов для многопостового выпрямителя рассчитаем по формуле:

• n= Iвыпр/k* Iнагр;
• где Iвыпр – номинальный ток, на который рассчитан выпрямитель;
• Iнагр – ток, необходимый для одного поста;
• k – коэффициент, учитывающий одновременную работу постов, для механической сварки берется в пределах 0.5-0.7.

Сварочный выпрямитель своими руками

Выпрямитель для сварочного аппарата строится вокруг полупроводниковых элементов, суть которых – пропускать электрические потоки только в одном направлении. На сегодняшний день использовать в схемах выпрямления можно три устройства:

• диод (самый лучший, потому что самый простой, при его использовании в схему выпрямительного устройства не надо вводить блоки управления);
• тиристор (для протекания тока он должен получить сигнал от системы управлении, когда проходящий ток опускается до нуля или напряжение на нем становится меньше, чем в следующей фазе, вентиль запирается);
• транзистор (полностью управляемый «вентиль», для открытия и закрытия которого необходимо подавать сигнал на управляющий электрод, к тому же, самый дорогостоящий элемент).

Использовать диод лучше всего, подумаете вы, он проще и удобней в эксплуатации. Однако есть одна особенность, при использовании диодов электрическая цепь потребует введения резистора, для регулирования силы тока.

При использовании транзистора или тиристора регулировка напряжения может осуществляться блоком управления, через задержку открытия-закрытия «вентилей», уменьшая напряжение на выходе выпрямителя и тем самым снижая ток.

Очень важно выбирать любой из вышеперечисленных элементов с запасом. Реально протекающий по цепи ток должен быть в 1.5-2 раза меньше, чем номинальный, на который рассчитан полупроводник. Максимальное обратное напряжение «вентиля» должно быть в 2 раза выше, чем напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Иначе возможны пробои элементов или выход из строя из-за перегрева.

Использование диодного моста подразумевает применение мощного сопротивления, для регулировки тока сварки. Идеальный вариант – использование готового реостата в виде нихромовой или никелевой проволоки, намотанной на термостойкий диэлектрик.

Можно подобрать фехралевую ступень разгона для электрических двигателей, ну или на крайний случай – стальную проволоку, опять же намотанную на диэлектрик. Выбирая сопротивление, следует исходить из того, что полностью введенное в цепь сопротивление снизит ток до нуля.

Длина реостата рассчитывается по следующей формуле:

• L=R/r*S;
• где R – полная величина сопротивления, необходимая для уменьшения тока сварки до нуля;
• r – удельное сопротивление материала, берется из справочника, как вариант, Википедии;
• S – сечение наматываемой проволоки.

Еще один элемент, который иногда используют в схеме выпрямителя – дроссель. Рассчитать его параметры достаточно сложно и трудоемко, определение простого значения индуктивности не поможет. Даже если вы знаете количество витков, значительное влияние на индуктивность может оказать плотность намотки меди на магнитопровод, а также наличие зазора между проволокой и стальным сердечником.

Выход из данной ситуации – это экспериментальное определение: наматываем дроссель в несколько слоев с пятью или шестью отводами, производим тестовую сварку и по характерному треску, а также брызгам расплавленного металла подбираем индуктивность. Чем меньше брызг и слабее треск, тем лучше. Однако не всегда требуется внедрение индуктивности, так как для обеспечения падающей Вольт-Амперной характеристики сварочного аппарата может хватить индуктивности обмоток трансформатора.

Инверторный сварочный выпрямитель: разбираем, что к чему

Схема работы инверторного аппарата немного другая, чем у классического. Вместо понижающего трансформатора у него на входе устанавливается электронный фильтр, который преобразует частоту входящего электрического тока с 50 Гц до нескольких десятков кГц.

После устанавливается понижающий трансформатор, а уже потом выпрямительный мост. Достоинства таких сварочных аппаратов в малом весе, по сравнению с обычными.

Это достигается за счет того, что магнитопровод высокочастотного трансформатора имеет меньшие массогабаритные показатели.

Недостаток рассматриваемых выпрямителей – в количестве электроники, собрать его самому почти невозможно, как и починить.

 Однопостовые сварочные выпрямители с хорошими показателями выпрямленного тока при наличии всех необходимых компонентов можно собирать у себя дома, и это достойная альтернатива покупке нового выпрямителя.

Источник: https://remoskop.ru/mnogopostovoj-invertornyj-vyprjamitel-svarochnogo-apparata.html

Сварочный аппарат трехфазный

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 состоит из трех-фазного трансформатора 1, регулятора сварочного тока и магнитного контактора 3.

Первичная обмотка включается в силовую сеть напряжением 220 В или 380 В . 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 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 .

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.

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.

Трехфазные сварочные аппараты обеспечивают высокую производительность, экономию электроэнергии и равномерную загрузку фаз сети при высоком коэффициенте мощности , однако ввиду сложности сварочного оборудования и трудностей при сварке потолочных и вертикальных швов применяются ограниченно.

Трёхфазный сварочный аппарат постоянного тока

Зачем перематывать вторичку было? У меня был самый обычный ТСЗИ-2.5кВА 380/42В. Сейчас, правда, трудится его старший брат на 6.3 кВА. При входе на мост 42В на выходе получается около 75В. Дроссель можно ставить, можно не ставить. Там пульсаций почти нет и сглаживать нечего. Но нужно балластное сопротивление. Иначе выходная х-ка будет жёсткая.

Dron_ktd Отправлено 02 June 2011 — 14:28

Я себе сделал сварочник из ТСЗИ 4,0кВт 380/220/36. В качестве выпрямителя использовал 12 диодных мостов KBPC5010, по 4 на фазу. Дроселя не ставил, варит прекрасно

рационалист Отправлено 24 June 2011 — 18:50

У меня перемотаный ТСЗИ 2,6кВт. Использую как для ПА, так и для ММА. В режиме ММА максимальное напряжение после диодного моста 56В. Дуга зажигается прекрасно и на 30В.

Особой необходимости в тросселе при ручной сварке не вижу, там ведь частота пульсаций 300Гц. Варит замечательно. Хотя трансформатор и заточен как источник тока, но необходимости в баласте для получения плавной ВАХ нет.

Зф он немного другой, совсем не то что 1ф сварочник.

Сейчас хочу его заточить и под ТИГ, причем переменку, для сварки алюминия. Но тут точно понадобится баласт, что бы точно регулировать ток.

Сообщение отредактировал рационалист: 24 June 2011 — 18:53

технарь В.В. Отправлено 29 June 2011 — 14:45

У нас сварочные работы в жилой зоне запрещены. Я пошел этим же путем, 3фазы есть.
Но я дополнил схему возбуждением дуги, от слабенького трансформатора с ограничивающим резистором подал на электрод еще и 80 вольт постоянного напражения с максимальным током 5 ампер. Дуга зажигается от касания — удобно.

рационалист, а гаснет дуга как? У меня тянется на 20-30мм.

рационалист Отправлено 30 June 2011 — 21:12

Максимум вытягивал милиметров 15. Не более. И то на максимальном напряжении. Напруга не большая, чему там тянутся?

технарь В.В. Отправлено 02 July 2011 — 23:29

рационалист Отправлено 02 July 2011 — 23:40

как мне сказали на этом форуме что если дуга сильно тянется значит у трансформатора жёсткая характеристика.

Дуга должна быть стабильной, но тягать ее и устраивать брызги кайфу нет. У меня такого не наблюдается. Варить одно удовольствие. В основном варю тройкой. И режу тройкой. Одним и тем же электродом, выставляю все ступени в 3 и режу метал 8-10мм как масло. Правда брызг много и электрод раскаляется до красна))) Но мне ведь резать, а не варить. Держатель только жалко.

Правда с запуском ПА все реже обращаюсь к ММА.

Сообщение отредактировал Ртуть: 21 November 2012 — 01:22

Для проведения сварочно-монтажных работ разработано множество
сварочных трансформаторов и сварочных аппаратов .

• с выпрямителями на напряжение 220 В или 380 В
• нa однофазное или трехфазное питание;
• заводского изготовления и самодельные.

В каждой конструкции свои преимущества и недостатки:

• аппарат на 220 В вызывает пульсации напряжения в сети
• заводские трехфазные сварочные аппараты громоздкие, тяжелые,да и стоят дорого.

поэтому автором описанной ниже конструкции Сытником Ю. А. была поставлена цель изготовить универсальный сварочный аппарат,работающий:

• от однофазной сети;
• от трехфазной сети;
• от двух фаз трехфазной сети;
• от электростанции на базе дизельного генератора.

Для упрощения конструкции был использован заводской т ансфо-матор трехфазный 380/220/36 В типа ТСЗИ 2,5 кВт. Выводы первичной обмотки соединили «звездой». Концы вторичной обмотки соединены «треугольником» .

После установки выпрямителя из 6 диодов типа BK-200 с радиато-рами получился довольно доступный по весу и габаритам трехфазный сварочный выпрямитель. Сварку можно производить электродами диа-метром до 4 мм. Правда, регулировать ток приходится проволочным «троллейбусным» реостатом.

При работе в трехфазной сети сварочный аппарат ведет.себя довольно «мягко» благодаря симметрично распределенной по фазам нагрузке он не вызывает резких скачков напряжения в сети. Это его немаловажное достоинство.

Учитывая, что выходной сваро пп.тй ток постоянный, аппарат может работать любыми электродами, предназначенными и для переменного, и для постоянного тока. С его помощью можно варить и нержавеющую сталь.

У такого аппарата с выпрямителем есть недостатки: ток приходится регулировать с помощыо «троллейбусного» реостата. Это, конечно, ощу-тимый минус.

К тому же такой аппарат требует наличия трехфазной сети.

Варианты включения сварочного аппарата

Вариант 1. При использовании аппарата в однофазном режиме в сети 220 В соединение обмоток трансформатора, показанное на рис.

1 нужно переключить со «звезды» на «треугольник», подключив третий вывод трансформатора через рабочий бумажный конденсатор емкостью примерно 80 мкФ х 600 В, как обычно подключают 3-й вывод 3-фазного электродвигателя при работе в одно-фазной сети .

Описание трехфазного сварочного аппарата HYL ARC 315A IGBT

Мощный промышленный сварочный инверторный аппарат HYL ARC 315A IGBT предназначен для ручной дуговой сварки покрытыми электродами на постоянном токе углеродистых, легированных и коррозионностойких сталей.

Сварочный аппарат инвертор HYL ARC-315А отличается высокой мощностью, он предназначен для сварки различных видов стали. Устройство работает по принципу инвертора, в котором основными элементами выступают мощные IGBT транзисторы.

Благодаря этим элементам удается получить максимальную мощность на выходе, при этом надежность работы также находится на высоком уровне. Данная модель пользуется большой популярностью среди профессиональных сварщиков.

Процесс сварки осуществляется при постоянном токе, максимальный уровень которого составляет 315А. Для работы сварочного аппарата HYL ARC 315A необходимы электроды любых типов с диаметром 2-6 мм. Эта модель является одним из самых мощных устройств от компании HYL .

Сварочный агрегат HYL ARC 315A оснащен современным цифровым дисплеем, который отображает уровень выходного тока в режиме реального времени. Имеется регулятор сварочного напряжения или VRD. Уровень сварочного тока задается с помощью плавного регулятора. Диапазон изменения тока дуги варьируется 30-315А.

Сварочный аппарат HYL ARC 315A выполнен в симпатичном и современном дизайне.

Корпус устройства изготовлен из высокопрочного металла, что обеспечивает дополнительную прочность при механическом воздействии: ударов и падений.

Большие перепады температур ему не страшны, а также он способен эффективно функционировать в тяжелых внешних условиях. Аппарат снабжен защитой от перенапряжения.

Комплектация:

• Электрододержатель.
• Клемма массы.
• Сварочные кабеля длиной по 3 метра.

Купить трехфазный инверторный аппарат HYL ARC 315A IGBT – Вы можете связавшись с нами по телефону или оформить заявку у нас в интернет-магазине.

Приобрести инверторный сварочный аппарат HYL по доступной цене можно в любом регионе Украины .

Тогда заходи и мы обязательно поможем!
Внимание! В связи с большим количеством обрашений мы переехали на новый VIP сервер

Пожалуйста, подождите. Если сайт долго не загружается,

перейдите по ЭТОЙ ссылке

самостоятельно.

Источник: http://sovet.clan.su/publ/svarochnye_raboty_doma/svarochnyj_apparat_trekhfaznyj/2-1-0-410

Сварочный аппарат переменного тока: в чем его преимущества и польза?

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:

1. Аппарат с отдельным дросселем;
2. Аппарат со встроенным дросселем;
3. Аппарат с подвижным магнитным шунтом;
4. 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.

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.

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.

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.

Источник: http://GoodSvarka.ru/oborudovanie-i-materiali/svarochnyj-apparat-peremennogo-toka/

Источники питания для дуговой сварки

Тип сварочного источника питания	С какого года используется (ориентировочно)
Сварочный преобразователь (электродвигатель + генератор)	≈ 1905
Трансформатор	≈ 1920
Выпрямитель	≈ 1950
Сварочный тиристорный выпрямитель	≈ 1970
Сварочный инвертор	≈ 1980

Источники питания для дуговой сварки обеспечивают процесс сварки электрической энергией. В тоже время, они оказывают существенное влияние на характер протекания процесса сварки (в первую очередь, на качество и производительность).

Поэтому более глубокое понимание свойств источников питания и принципов их работы является обязательным для тех, кто собирается работать в области сварки (хотя, конечно, нижеприведенная краткая классификация источников питания и несколько упрощенное рассмотрение их свойств не предполагают предоставления полной информации по этому вопросу).

Краткая классификация источников питания для дуговой сварки

Как это показано на схеме ниже, источники питания для дуговой сварки могут быть классифицированы по различным признакам.

По первому признаку источники питания классифицируются в соответствии со способом производства энергии: преобразуется ли она из силовой сети питания (что имеет место в трансформаторах, выпрямителях и электронных источниках питания) или вырабатывается самими источниками питания (как это имеет место в случае использования генераторов).

По второму признаку источники питания классифицируются в соответствии со способом преобразования электрической энергии:

— путем использования трансформаторов, которые преобразуют относительно высокое напряжение силовой сети в более низкое напряжение для сварки переменным током; — путем использования сварочных выпрямителей, состоящих из трансформатора (для понижения напряжения силовой сети) и блока выпрямления для преобразования переменного тока в постоянный; — путем использования электронных источников питания (например, сварочных инверторов); — путем использования сварочных преобразователей, состоящих из сварочного генератора, вращение ротора которого обеспечивается электрическим двигателем;

— путем использования сварочных агрегатов, состоящих из сварочного генератора, вращение ротора которого обеспечивается двигателем внутреннего сгорания (строго говоря, в агрегате происходит преобразование не электрической энергии, а механической в электрическую).

Третьим классификационным признаком является способ получения энергии: источники питания могут быть зависимыми (все кроме агрегатов, т.к. получают энергию от стационарной электрической сети) и автономными (агрегаты, т.к. их генератор подсоединен к двигателю внутреннего сгорания).

По четвертому признаку источники питания классифицируются в соответствии со способом регулирования параметров сварки. В трансформаторах, выпрямителях это может быть выполнено с помощью подвижных катушек, подвижных магнитных шунтов, секционированием витков вторичной обмотки и другими способами.

Пятым классификационным признаком является род тока сварки, который обеспечивают источники питания: переменный (AC), постоянный (DC) или оба, как AC, так и DC (комбинированные источники питания).

По шестому классификационному признаку источники питания классифицируются в соответствии с формой внешней (статической) вольт-амперной характеристики (ВВАХ).

Внешней вольтамперной характеристикой источника питания является зависимость среднего значения напряжения на клеммах источника от силы тока в сварочной цепи. Она может быть либо падающей (CC — constant current), либо жесткой (CV — constant voltage).

И в том и другом случаях эти определения не совсем точны и являются условными, принятыми в сварочной практике. Более подробно о вольт-амперной характеристике см. Вольт-амперная характеристика дуги

Uхх – напряжение холостого хода

Источники питания с падающей ВВАХ характеризуется следующими основными свойствами:

— имеют высокое напряжение холостого хода (≈ 2 … 2,5 раза выше рабочего напряжения дуги); — напряжение на клеммах источника питания падает существенно при повышении тока сварки;

— имеют ограниченный ток короткого замыкания (не выше, чем 1.1 … 1.3 от номинального тока сварки).

Для источников питания с жесткой ВВАХ характерны следующими основными свойствами:

— напряжение холостого хода лишь незначительно превышает рабочее напряжения дуги; — напряжение на клеммах источника питания падает незначительно при повышении тока сварки;

— ток короткого замыкания может достигать очень высоких значений (в 2 … 3 раза превышающих номинальный ток сварки).

Форма внешней вольтамперной характеристики источника питания определяется экспериментально путем измерения напряжения на внешних зажимах источника питания (Uн) и тока в цепи (I) при плавном или ступенчатом изменении сопротивления нагрузки (Rн) и при неизменных значениях напряжения холостого хода, активной и индуктивной составляющих внутреннего сопротивления источника питания. По мере снижения сопротивления нагрузки повышается ток в цепи, увеличивается падение напряжения внутри источника питания и, соответственно, снижается напряжение на внешних зажимах источника питания (Uн). Темп снижения напряжения Uн (другими словами, наклон внешней вольтамперной характеристики) определяется значением внутреннего сопротивления источника питания. Чем выше внутреннее сопротивление источника питания, тем более крутой становится внешняя вольтамперная характеристика источника питания.

Статическую ВВАХ не следует путать с динамической характеристикой источника питания, которая характеризует скорость изменения мгновенных значений силы тока в сварочной цепи.

Ниже в таблице представлены данные для выбора рода тока и формы ВВАХ источника питания в зависимости от способа дуговой сварки.

Способ сварки	Постоянный ток	Переменный ток
Падающая	Жесткая	Падающая
Ручная дуговая сварка покрытым электродом (MMA)	да	нет	да
Дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (ТИГ)	да	нет	да
Механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в защитном газе (МИГ/МАГ)	нет	да	нет

Сварочные источники питания также рассчитываются на разный режим работы, который оценивается относительной продолжительностью работы (ПР; иногда обозначается ПН – Период Нагрузки):

ПР = (время работы (сварки) / время всего цикла (сварки и паузы) = 10 мин) * 100%

Длительность всего цикла работы (сварки и паузы) для источников принята равной 10 минутам. Например, если ПР = 20%, то это означает, что после 2-х минут сварки на номинальном токе необходимо, чтобы источник остывал не менее чем 8 минут. В противном случае он может перегреться и выйти из строя.

Конструктивные особенности сварочных трансформаторов

Регулирование тока сварочного трансформатора осуществляется различными способами. В настоящее время наиболее используемыми из них являются:

При введении магнитного шунта в магнитопровод трансформатора, часть магнитного потока создаваемого первичной обмоткой отводится магнитным шунтом и поэтому эта часть магнитного потока минует вторичную обмотку.

При этом эффективность передачи энергии от первичной обмотки на вторичную снижается и, в результате, ток сварки уменьшается. При втором способе, когда обмотки разводятся, ухудшается их магнитная связь и снижается эффективность передачи энергии от первичной обмотки на вторичную.

Сварочные трансформаторы этого типа обеспечивают ВВАХ падающего типа, и, таким образом, подходят для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Конструктивные особенности сварочных выпрямителей

Выпрямителем называется электротехническое устройство, преобразующее переменный ток промышленной частоты в постоянный ток. Ниже представлены наиболее распространенные типы сварочных выпрямителей.

Однофазный сварочный выпрямитель с регулировкой тока сварки с помощью магнитного шунта трансформатора

Выпрямители этого типа обычно небольших размеров, недорогие и предназначаются для дуговой сварки покрытыми электродами.

Трехфазный сварочный выпрямитель с регулировкой тока сварки с помощью подвижных обмоток трансформатора

Обычно промышленные сварочные выпрямители выполняются по трехфазной схеме. Главными достоинствами такой схемы являются:

— равномерное распределение нагрузки по трем фазам силовой сети;
— более высокое качество выпрямления (кривая выпрямленного напряжения имеет меньшие пульсации и по форме близка к прямой).

Ниже представлена упрощенная схема и форма ВВАХ трехфазного сварочного выпрямителя с подвижными обмотками (первичными) для регулирования силы тока. Такой источник питания обеспечивает падающую ВВАХ, подходящую для сварки покрытыми электродами.

Трехфазный сварочный выпрямитель с регулировкой напряжения холостого хода секционированием витков обмоток трансформатора

Секционированием витков первичной обмотки трансформатора можно изменять его коэффициент трансформации и, соответственно, выходные параметры. Это простой, надежный и дешевый способ регулирования, но изменять параметры с его помощью можно только ступенчато.

Причем, если не предусмотрено двухдиапазонного регулирования или если число ступеней регулирования мало, настройка напряжения будет довольно грубой. При этом способе регулирования также невозможно использовать дистанционное управление.

Однако он часто используется в дешевых источниках питания для сварки МИГ/МАГ.

Тиристорный сварочный выпрямитель

Упрощенная схема универсального тиристорного сварочного выпрямителя приведена ниже.

Тиристор представляют собой управляемый диод. Внешне тиристор выглядит также как и диод, но имеет дополнительный управляющий электрод, по которому он получает сигналы управления, и которые его отпирают (открывают) в заданный момент полупериода напряжения. Этот момент называется углом отпирания тиристора.

Запирается тиристор автоматически (самостоятельно) при окончании полупериода напряжения, т.е. когда напряжение на нем снизится до нуля. Регулирование напряжения и тока на выходе источника питания осуществляется изменением угла отпирания тиристора. Чем меньше угол отпирания тиристора, т.е.

чем большую часть полупериода напряжения он оказывается открытым, тем выше сила тока на выходе выпрямителя. При использовании больших углов отпирания тиристора значение выходных параметров снижается при одновременном повышении их пульсаций. Для снижения пульсации напряжения и тока на выходе тиристорных источников питания устанавливают большие катушки индуктивности.

Индуктивность является эффективным средством по сглаживанию электрических сигналов, но, в то же время, она ухудшает динамические свойства источника питания.

Тиристорные выпрямители являются, как правило, универсальными, т.е. такими которые обеспечивают как падающие, так и пологопадающие внешние вольтамперные характеристики и таким образом, могут быть использованы как для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, так и для полуавтоматической и автоматической сварки в защитных газах и под флюсом.

Основные свойства сварочных инверторов

В последнее время (начиная примерно с начала 80-х годов двадцатого века) все большее распространение получают сварочные инверторные источники питания. Основным блоком такого выпрямителя является инвертор – устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное.

Сварочный инвертор работает следующим образом. Сетевой выпрямительный блок преобразует переменное напряжение сети в постоянное. Затем это выпрямленное напряжение преобразуется с помощью инвертора в однофазное переменное высокой частоты (до 50 кГц и выше). Далее напряжение понижается трансформатором, вновь выпрямляется, сглаживается и подается на дугу.

Благодаря тому, что на выходе инвертора напряжение имеет высокую частоту, размеры и вес трансформатора может быть резко снижен, так как эффективность трансформации повышается с частотой переменного тока. При этом также снижается длина провода первичной и вторичной обмоток.

На рисунке ниже это показано на примере трансформатора мощностью 20 кВт: в одном случае трансформатор рассчитан на работу при частоте 50 Гц, а в другом — 50 кГц

Благодаря малому весу и размерам понижающего трансформатора инверторные источники питания также оказываются небольшими по габаритам и легкими, что, собственно говоря, и являются основным достоинством этих источников. Их рекомендуют использовать в тех случаях, где имеют значение малые масса и габариты – при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах.

Другим достоинством является их универсальность, так как их внешние вольт-амперные характеристики могут быть любой формы, поскольку формируются искусственно с помощью системы управления с использованием обратных связей по току и напряжению (т.е. в реальном масштабе времени).

Благодаря своим высоким динамическим свойствам (т.е.

высокому быстродействию) и возможности управления параметрами сварки в реальном масштабе времени эти источники питания обладают лучшими сварочными свойствами по сравнению с другими типами источников питания, а также часто наделяются дополнительными функциями, которые способствуют улучшению процесса сварки, такими как дистанционное управление, мягкий старт и др.

Табличка с техническими данными для сварочных аппаратов

В соответствии со стандартом ДСТУ IEC 60974-1 «Оборудование для дуговой сварки» Часть 1 «Источники питания для сварки» (“Arc welding equipment” Part 1: “Welding power sources”) вводятся следующие условные обозначения типов сварочных источников питания.

Однофазный трансформатор

Однофазный или трехфазный выпрямитель

Однофазный или трехфазный инверторный выпрямитель

В соответствии с этим стандартом также вводятся следующие условные обозначения основных способов сварки и рода тока сварки.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в инертном газе

Дуговая сварка в среде инертного и активного газа плавящимся электродом, включая порошковую проволоку (МИГ/МАГ)

Дуговая сварка самозащитной порошковой проволокой

Дуговая сварка под флюсом

Плазменная резка

Плазменная строжка

Постоянный ток

Переменный ток

В соответствии со стандартом ДСТУ IEC 60974-1 на табличке с техническими данными должны указываться: номинальный ток сварки напряжение дуги, ПР (ПН), а также напряжение холостого хода, требования к сети питания, форма ВВАХ, класс изоляции и другие технические сведения об источнике питания.

Источник: http://weldering.com/istochniki-pitaniya-dugovoy-svarki