Сварочные трансформаторы: характеристики, виды, принцип работы

Характеристика сварочного трансформатора | Строительный портал

Занимаясь поисками подходящего сварочного трансформатора, многие отказываются от заводских моделей в пользу самодельных. Причины такого решения могут быть самые разнообразные, начиная от неприемлемых цен и заканчивая желанием сделать сварочный трансформатор самостоятельно.

По сути особых сложностей в том, как сделать сварочный трансформатор, нет, к тому же, самодельный сварочный трансформатор может по праву считаться предметом гордости любого хозяина.

Но при его создании невозможно обойтись без знаний об устройстве и схеме трансформатора, его характеристиках и расчетах по ним.

Рабочие характеристики сварочного трансформатора

Любой электроинструмент обладает определенными рабочими характеристиками и сварочный трансформатор не исключение.

Но кроме привычных, таких как мощность, количество фаз и требуемое для работы напряжение в сети, сварочный трансформатор имеет целый набор уникальных характеристик, каждая из которых позволит безошибочно подобрать в магазине аппарат под определенный вид работ.

Для тех же, кто собирается изготовить сварочный трансформатор своими руками, знание этих характеристик потребуется для выполнения расчетов.

Но прежде чем перейти к детальному описанию каждой характеристики, необходимо разобраться, что собой представляет базовый принцип работы сварочного трансформатора. Он довольно прост и заключается в преобразовании входящего напряжения, а именно его понижении.

Понижающая вольтамперная характеристика сварочного трансформатора имеет следующую зависимость – при понижении напряжения (Вольт) возрастает сила тока сварки (Ампер), что и позволяет плавить и сваривать металл.

На основе этого принципа и построена вся работа сварочного трансформатора, а также связанные с ней другие рабочие характеристики.

Напряжение сети и количество фаз

С этой характеристикой все довольно просто. Она указывает на требуемое для работы сварочного трансформатора напряжение. Это может быть 220 В или 380 В. На практике напряжение в сети может немного колебаться в пределах +/- 10 В, что может сказаться на стабильной работе трансформатора.

При расчетах для сварочного трансформатора напряжение в сети является основополагающей характеристикой для расчетов. К тому же, от напряжения в сети зависит количество фаз. Для 220 В – это две фазы, для 380 В – три. В расчетах это не учитывается, но для подключения сварочного аппарата и его работы это важный момент.

Также есть отдельная категория трансформаторов, которые могут работать как от 220 В, так и от 380 В.

Номинальный сварочный ток трансформатора

Это основная рабочая характеристика любого сварочного трансформатора. От величины силы сварочного тока зависит возможность резки и сварки металла. Во всех сварочных трансформаторах это значение указывается максимальным, так как именно столько способен выдать трансформатор на пределе возможностей.

Конечно, номинальный сварочный ток можно регулировать для возможности работы электродами различного диаметра, и для этого в трансформаторах предусмотрен специальный регулятор. Необходимо отметить, что для бытовых сварочных трансформаторов, созданных своими руками, сварочный ток не превышает 160 – 200 А.

Это связано в первую очередь с весом самого трансформатора. Ведь чем больше сила сварочного тока, тем больше требуется витков медного провода, а это лишние неподъемные килограммы.

В дополнение на сварочный трансформатор цена зависит от металла для проводов обмоток, и чем больше провода было потрачено, тем дороже обойдется сам аппарат.

Диаметр электрода

В работе со сварочным трансформатором для сварки металла используются наплавляемые электроды различного диаметра.

При этом возможность использовать электрод определенного диаметра зависит от двух факторов. Первый – номинальный сварочный ток трансформатора. Второй – толщина металла.

В приведенной ниже таблице указаны диаметры электродов в зависимости от толщины металла и сварочного тока самого трансформатора.

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

Пределы регулирования сварочного тока

Для сварки металла различной толщины используются электроды различного диаметра. Но если сила сварочного тока будет слишком большой, то металл при сварке прогорит, а если слишком маленькой, то не удастся его расплавить.

Потому в сварочных трансформаторах для этих целей встраивается специальный регулятор, позволяющий понижать номинальный сварочный ток до определенного значения.

Обычно в самодельных сварочных трансформаторах создается несколько ступеней регулировки, начиная от 50 А и заканчивая 200 А.

Номинальное рабочее напряжение

Как уже отмечалось, сварочный трансформатор преобразует входящее напряжение до более низкого значения, составляющего 30 – 60 В.

Это и есть номинальное рабочее напряжение, которое необходимо для поддержания стабильного горения дуги. Также от этого параметра зависит возможность сварки металла определенной толщины.

Так для сварки тонколистового металла требуется низкое напряжение, а для более толстого – высокое. При расчетах этот показатель весьма важен.

Номинальный режим работы

Одной из ключевых рабочих характеристик сварочного трансформатора является его номинальный режим работы. Он указывает на период беспрерывной работы.

Этот показатель для заводских сварочных трансформаторов обычно составляет около 40%, а вот для самодельных он может быть не выше 20 – 30%.

Это значит, что из 10 минут работы можно беспрерывно варить 3 минуты, а 7 давать отдохнуть.          

Мощность потребления и выходная

Как и любой другой электроинструмент, сварочный трансформатор потребляет электроэнергию. При расчетах и создании трансформатора показатель потребляемой мощности играет важную роль.

Что касается выходной мощности, то её также следует учитывать, так как коэффициент полезного действия сварочного трансформатора напрямую зависит от разницы между этими двумя показателями.

И чем меньше эта разница, тем лучше.

Напряжение холостого хода

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

 

Схема сварочного трансформатора

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

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

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

Сегодня существует множество различных схем сварочных трансформаторов, начиная от классических и заканчивая схемами инверторов и выпрямителей.

Но для создания сварочного трансформатора своими руками лучше выбирать более простую и надежную схему, не требующую использования дорогой электроники. Как, например, сварочный тороидальный трансформатор или трансформатор с дросселем и диодным мостом.

В любом случае для создания сварочного трансформатора, кроме схемы, придется выполнить определенные расчеты, чтобы получить требуемые рабочие характеристики.

 

Расчет сварочного трансформатора

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

Для выполнения расчетов потребуются следующие исходные данные:

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

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

Вначале рассчитываем мощность тороидального трансформатора по формуле:

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

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

Далее рассчитываем максимальный ток первичной обмотки по формуле: Imax = P/U. В результате получим ток для первичной обмотки 6480/220=31 А.

Для вторичной обмотки силу тока берем за константу в 200 А, так как возможно придется варить электродами с диаметром от 2 до 3 мм металл различной толщины.

Конечно, на практике 200 А – это предельная сила тока, но запас в пару десятков ампер позволит аппарату работать более надежно.

Теперь на основании полученных данных рассчитываем количество витков для первичной и вторичной обмоток в трансформаторе со ступенчатым регулированием в первичной обмотке.

Расчет для вторичной обмотки выполняем по следующей формуле  W2 =U2*K, в результате получим 54 витка. Далее переходим к расчету ступеней первичной обмотки.

Для этого используем формулу W1ст = (220*W2)/Uст.

Где:

Uст – необходимое выходное напряжение вторичной обмотки.

W2 – количество витков вторичной обмотки.

W1ст – количество витков первичной обмотки определенной ступени.

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

P – мощность (Вт).

U – напряжение (В).

I – ток (А).

Например, нам требуется сделать четыре ступени со следующими показателями номинальной силы тока на вторичной обмотке: 160 А, 130 А, 100 А и 90 А. Такой разброс понадобится для использования электродов различного диаметра и сварки металла различной толщины.

В результате получим Uст = 40,5 В для первой ступени, 50 В для второй ступени, 65 В для третьей ступени и 72 В для четвертой. Подставив полученные данные в формулу W1ст = (220*W2)/Uст, рассчитываем количество витков для каждой ступени. W1ст1 = 293 витка, W1ст2 = 238 витков, W1ст3 = 182 витка, W1ст4 = 165 витков.

В процессе намотки провода на каждом из этих витков делается отвод для регулятора.

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

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

Источник: http://strport.ru/instrumenty/kharakteristika-svarochnogo-transformatora

Устройство сварочного трансформатора: принцип действия, работы

Для выполнения сварочных работ вы выбрали самый простой, из ныне существующих (по сравнению с выпрямителем или инвертором), источник сварочного тока.

Читайте также:  Переделка блока питания шуруповёрта на работу от сети

И правильно поступили!<\p>

Ведь, не так давно сварщики пользовались только аналогичным оборудованием, и всё у них получалось.

А мы чем хуже? Чтобы использовать все возможности этого гаджета, необходимо знать его устройство и принцип действия.

В помощь вам, мы расскажем про устройство сварочного трансформатора, принцип его действия и некоторые технологические секреты.

Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:

  1. В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
  2. Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:
  • изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
  • согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
  • применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.

Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.

Органы управления сварочным трансформатором. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.

Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы СТ, давайте, хотя бы в самых общих чертах, рассмотрим физические процессы, происходящие в однофазном двухобмоточном трансформаторе. Для иллюстрации этих процессов воспользуемся рисунком.

Физические процессы в трансформаторе. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Электромагнитная схема такого трансформатора состоит из двух обмоток (первичная и вторичная), размещенных на замкнутом магнитопроводе. Последний выполнен из ферромагнитного материала, что позволяет усилить электромагнитную связь между этими обмотками. Происходит это за счёт уменьшения магнитного сопротивления контура (замкнутой цепи), по которому проходит магнитный поток трансформатора (Ф).

Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке. При подключении к источнику электропитания, в первичной обмотке появляется переменный ток i1. Этот электрический ток создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные электродвижущие силы (далее – ЭДС): е1 и е2.

Эти ЭДС, согласно закону Максвелла, пропорциональны числам витков N1 и N2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.

Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора (они обычно не превышают 3…5 % от номинальных значений U1 и U2), то можно считать: e1≈U1 и e2≈U2.

Тогда, путём несложных математических преобразований, можно получить связь между напряжениями и количеством витков обмоток: U1/U2 = N1/N2.

Таким образом, подбирая числа витков обмоток (при заданном напряжении U1) можно получить желаемое напряжение U2:

  • при необходимости повысить вторичное напряжение — число витков N2 берут больше числа N1. Такой трансформатор называют повышающим;
  • при необходимости уменьшить напряжение U2 — число витков N2 берут меньшим N1. Такой трансформатор называют понижающим.

Теперь мы можем, непосредственно, рассмотреть принцип действия СТ. Как сказано выше, он заключается в преобразовании входного напряжения (220В или 380В) в более низкое, которое в режиме холостого хода равно примерно 60В. Когда мы рассматриваем сварочный трансформатор, принцип работы будет очевиден после знакомства с компоновкой и функциональной схемой СТ.

Компоновка узлов СТ (в качестве примера предлагается агрегат серии «ТДМ») представлена на рисунке.

Устройство сварочного трансформатора. Ист. http://stroysvarka.ru/kak-ustroen-svarochnyj-transformator-dlya-poluavtomata/.

Пояснения к схематическому изображению сварочного трансформатора:

  • 1 — первичная обмотка трансформатора. Выполнена из изолированного провода;
  • 2 — вторичная обмотка не изолирована («голая» проволока) для улучшения теплопередачи. Кроме того, для улучшения охлаждения имеются воздушные каналы;
  • 3 — подвижная часть магнитопровода;
  • 4 — система подвеса трансформатора внутри корпуса агрегата;
  • 5 — механизм управления воздушным зазором;
  • 6 — ходовой винт. Основной элемент управления воздушным зазором;
  • 7 — рукоятка привода ходового винта.

Функциональная схема такого СТ представлена на рисунке.

Функциональная схема сварочного трансформатора с зазором магнитопровода. Ист. http://www.studfiles.ru/preview/3997689/.

Трансформатор состоит из:

  1. магнитопровода с зазором б;
  2. первичной обмотки I;
  3. вторичной обмотки II;
  4. обмотки реактивной катушки IIк.

Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением величины зазора в магнитопроводе. Размер зазора влияет на изменение магнитного сопротивления контура и, соответственно, величину магнитного потока, который и создаёт в обмотках электрический ток:

  • при необходимости уменьшить величину сварочного тока — величину зазора увеличивают;
  • при необходимости увеличить величину сварочного тока — величину зазора уменьшают.

К сведению

Источник: https://kovka-svarka.net/2016/10/ustroystv-svarochnog-transformator/

Лекция № 7.Устройство и назначение сварочного трансформатора

Для дуговой сварки используют как переменный, так и постоянный сварочный ток. В качестве источника переменного сварочного тока применяют сварочные трансформаторы, а постоянного – сварочные выпрямители и сварочные преобразователи.

Сварочный трансформатор служит для понижения напряжения сети с 220 или 380 В до безопасного, но достаточного для легкого зажигания и устойчивого горения электрической дуги (не более 80 В), а также для регулировки силы сварочного тока.

Трансформатор (рис.10). имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключенная к сети, называется первичной, а обмотка, подключенная к электрододержателю и свариваемому изделию, – вторичной. Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60–65 В; напряжение при ручной сварке обычно не превышает 20 – 30 В.

Рис.10 Сварочный трансформатор

В нижней части сердечника находится первичная обмотка, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно.

Вторичная обмотка , также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток, соединены параллельно.

Вторичная обмотка – подвижная и может перемещаться по сердечникупри помощи винта , с которым она связана, и рукоятки , находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает.

При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, магнитный поток рассеяния растет(индуктивное сопротивление увеличивается) и сварочный ток уменьшается. Пределы регулирования сварочного тока – 65 – 460 А.

Последовательное соединение катушек первичной и вторичной обмоток позволяет получать малые сварочные токи с пределами регулирования 40 – 180 А. Диапазоны тока переключают выведенной на крышку рукояткой.

Свойства источника питания определяются его внешней характеристикой, представляющей кривую зависимости между током (I) в цепи и напряжением (U) на зажимах источника питания.

Источник питания может иметь внешнюю характеристику :

возрастающую, жесткую, падающую

Источник питания для ручной дуговой сварки имеет падающую вольт – амперную характеристику.

Напряжение холостого хода источника питания – напряжение на выходных клеммах при разомкнутой варочной цепи.

Номинальный сварочный ток и напряжение – ток и напряжение, на которые рассчитан нормально работающий источник.

Источник питания сварочной дуги-сварочный трансформатор обозначается следующим образом: ТДМ – 317

Т – трансформатор

Д – для дуговой сварки

М – механическое регулирование

31 – номинальный ток 310 А

7 – модель

Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 3868;

Источник: https://poznayka.org/s68258t1.html

Сварочные трансформаторы устройство и принцип работы

Главная » Статьи » Сварочные трансформаторы устройство и принцип работы

Сварочный трансформатор представляет собой несложный, но весьма эффективный агрегат для выполнения сварки металлических конструкций. Чаще всего такая техника используется, если нет жестких требований к уровню качества соединительного шва.

Долгое время сварочный трансформатор был популярен за неимением  более совершенного по конструкции и производительного устройства.

Однако даже с появлением таковых (сварочные аппараты инверторного типа) источники переменного тока применяются и сегодня.

Подробнее о назначении

Размягчение металла происходит при высоких температурах, а каждый из видов материалов имеет собственный порог, при котором начинается процесс плавления.

Чтобы соединить металлические детали, необходимо использовать источник переменного тока, продуцирующий довольно большие его значения.

Как раз для этой цели используется сварочный трансформатор, который понижает сетевое напряжение и повышает ток.

Смотрим видео, устройство и принцип работы сварочного агрегата:

Именно эти свойства позволяют расплавлять металл до нужного состояния, чтобы в результате получилась надежная конструкция. Сварочный трансформатор – всегда основной узел в такой технике, как источник переменного тока. Главные направления, в которых используются подобные агрегаты: аргонодуговая или ручная сварка и автоматизированный процесс с применением флюса.

Статические характеристики устройства

В разных случаях, когда конструкция такого аппарата, как сварочный однофазный трансформатор, отличается, создаются требуемые статические характеристики для работы с материалом определенного рода и толщины.

Статические характеристики устройства

На форму кривой влияет непосредственно вид используемых во время работы электродов, особенности процесса (механизированный или ручной), а также среда (защитный газ, использование открытой электрической дуги или флюс).

Разновидности и конструктивные особенности

Классифицируется сварочный разнотипный трансформатор по различным конструктивным особенностям.

Схема устройство трансформатора

В первую очередь следует сказать, что существуют отличия в конструкции таких агрегатов по роду процесса сварки:

  • Агрегаты, используемые для ручной сварки;
  • Исполнения техники, которые подразумевают использование флюса, при этом весь процесс полностью механизирован.

Но сварочный разнотипный трансформатор дополнительно подразделяется на группы еще и по фазовому регулированию:

  1. Аппараты с такими элементами конструкции, как дроссель насыщения или он же, но только с воздушным зазором, характеризуются нормальным уровнем магнитного рассеяния.
  2. Сварочный разнотипный трансформатор, конструкция которого предусматривает наличие разных по исполнению обмоток, а также импульсивный стабилизирующий элемент или конденсатор, характеризуется амплитудным регулированием с повышенным уровнем магнитного рассеяния.
  3. Сварочный тиристорный трансформатор также допускает вероятность использования импульсного стабилизирующего элемента.

Основной узел конструкции – сердечник с обмотками: первичной и вторичной. Сетевой переменный ток намагничивает сердечник, куда он переходит по первичной обмотке. В результате создается магнитный поток, который направлен в сторону вторичной обмотки, где индуцируется переменный ток.

Сварочный разнотипный трансформатор может иметь более сложную конструкцию, что напрямую повлияет на возможность регулирования значений электрических составляющих. От числа витков магнитопровода будет зависеть величина основных параметров.

Классификация трансформаторов

Например, чем меньше витков на вторичной обмотке сердечника, тем меньше будет значение напряжения. Сварочные трансформаторы ТДМ имеют по две первичные и вторичны обмотки. Процесс регулирования рабочего тока происходит посредством магнитного рассеяния.

Достоинства и недостатки

Каждый из видов подобной техники имеет свои плюсы и минусы, на что могут влиять конструктивные особенности устройства. Но все они имеют ряд общих достоинств, среди которых:

  • Сравнительная простота механизма, а, соответственно, и эксплуатации;
  • Высокое качество сварного соединения, вне зависимости от того, используются ли сварочные трансформаторы типа ТДМ или другое исполнение аппарата;
  • Практически повсеместное использование;
  • Отсутствие жестких требований к результату, так как чаще подобная техника применяется для соединения элементов неответственных конструкций;
  • Нет необходимости использовать газовые баллоны.
Читайте также:  Выпрессовка и запрессовка сайлентблоков своими руками

Однако сварочные трансформаторы ТДМ и прочие исполнения подобной техники имеют несколько основных недостатков. Например, довольно крупные габариты, что порой затрудняет работу. И, опять же, вопрос качества сварного шва.

Смотрим видео, сравниваем трансформатор с инвертором:

Речь идет не о прочности, а о том, что для получения соединения, подпадающего под определенные требования, недостаточно использовать сварочные трансформаторы типа ТДМ или другой аналог.

Но все же возможность такой техники работать с материалами разных видов (цветные металлы, разного рода сталь), а также довольно широкий выбор устройств с разным уровнем производительности в некоторых случаях перекрывает собой минусы.

Постоянная составляющая тока

В первую очередь стоит отметить, что данная величина негативно влияет на рабочий процесс, то есть на сварку.

Объясняется это тем, что постоянная составляющая тока способствует формированию устойчивого постоянного магнитного поля, что в свою очередь влияет на рост намагничивающего поля.

В результате отмечается, что сварочный трансформатор типа ТДМ или другое исполнение отдает меньшую мощность, чем мог бы, а это напрямую влияет на рабочий процесс.

Возникновение такого явления обусловлено сильным различием между физическими свойствами свариваемого металла и электрода, например, если это алюминиевый сплав в первом случае и вольфрам – во втором.

Результатом может быть изменение напряжения дуги в разных полупериодах, что приводит к появлению постоянной составляющей тока.

Во избежание негативных последствий, необходимо, чтобы в рабочую цепь была подключена конденсаторная батарея.

Коэффициент компенсации реактивной мощности

Обычно коэффициент мощности у таких агрегатов небольших значений. Для того чтобы трансформатор разнотипный для сварочного аппарата имел больший коэффициент мощности, необходимо подключить косинусный конденсатор в рабочую цепь. Это делается на участке с первичной обмоткой. Для определения числового значения коэффициента мощности используется формула:

определения числового значения коэффициента мощности

где Р1Н – величина, именуемая активной мощностью аппарата, под нагрузкой;

P0 – этот же параметр, но при включении режима холостого хода;

Q1X – величина, которая называется реактивной мощностью, под нагрузкой до подключения косинусного конденсатора;

Q1X0 – этот же параметр до подключения конденсатора, но при включении режима холостого хода;

QC – непосредственно мощность самого конденсатора.

Требования, предъявляемые к агрегатам

Сварочные разнотипные трансформаторы типа ТДМ и прочие исполнения должны соответствовать определенным требованиям.

В числе основных из них:

  • Статическая характеристика должна в обязательном порядке быть ниспадающей;
  • Для обеспечения возможности вторичного и последующего образования дуги поддерживается напряжение холостого хода на вторичной обмотке определенных значений;
  • Для работы необходимо обеспечить возможность регулировки рабочего тока.

Во время работы все основные режимы постоянно меняются: холостой ход, подача нагрузки, короткое замыкание. Эта особенность характеризует практически все источники питания.

Таким образом, для реализации поставленной задачи при определенных условиях необходимо использовать наиболее подходящий для этого сварочный разнотипный трансформатор, цена которого может варьироваться.

Чтобы избежать негативных факторов, влияющих на эффективность работы и качество шва, следует подключать к действующей цепи дополнительные элементы, например, конденсаторную батарею для снижения риска образования постоянной составляющей тока.

Важно также иметь возможность изменять значение рабочего тока, что позволит воздействовать на соединяемые элементы с определенной силой тока.

generatorvolt.ru

Как работают сварочные трансформаторы?

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.

http://fazaa.ru/youtu.be/ilMxrdHJ3vA

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:

fazaa.ru

Трансформаторы для сварочных аппаратов

Сварочные трансформаторы незаменимы для ручной дуговой и некоторых видов промышленной сварки.

Это устройства, предназначенные для преобразования напряжения из общегородской сети в оптимальное для сварочного аппарата.

Трансформатор для сварки понижает напряжение до напряжения холостого хода и обеспечивает бесперебойную работу такого аппарата.

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в постепенном понижении напряжения до 60-80В, повышении силы тока до 40-500А (или больших значений в профессиональных моделях) и подержании переменного тока.

В основе этого процесса лежит простейший принцип электромагнитной индукции: разница между количеством витков в первичной и вторичной обмотке определяет коэффициент преобразования, а возможность управления рассеиванием магнитного поля путем перемещения подвижных частей прибора позволяет регулировать выходное напряжение.

Проходящий по магнитопроводу ток создает переменное напряжение в каждом витке катушки, которое на выходе суммируется в оптимальное напряжение.

Для быстрого проведения сложных сварочных работ профессионалы используют плазменную технологию сварки. Сварка плазмой достаточно сложный процесс, требующий соответствующих навыков и умений.

Для качественного проведения сварочных работ важно правильно подобрать расходные материалы. Читайте здесь о том, как выбрать проволоку сварочную нержавеющую.

Конструкция сварочного трансформатора довольно проста, поэтому многие любители предпочитают не покупать, а сделать сварочный аппарат для дома:

  1. Центральная часть – сердечник (магнитопровод), состоящий нескольких стальных пластин, изолированных друг от друга. Для самодельных сварочных аппаратов его советуют набирать из пластин электротехнической стали, взятых из «донорской» техники.
  2. На сердечнике размещают одну или несколько обмоток изолированным проводом. Первичная обмотка всегда одна, на нее подается ток из сети, остальные обмотки – вторичные.
  3. Регулировка выходного напряжения в разных конструкциях достигается за счет движения ходового винта, проходящего через магнитопровод и обмотку, и движения подвижных обмоток (в большинстве конструкций неподвижной является сетевая обмотка).
  4. Корпус защищает устройство от повреждений.
  5. Дополнительные элементы (вентиляция, ручки, колеса для удобного перемещения тяжелых моделей).

Источник: http://www.samsvar.ru/stati/svarochnye-transformatory-ustrojstvo-i-princip-raboty.html

Особенности применения и устройства сварочных трансформаторов

С появлением электричества появилась возможность соединять металлические элементы с помощью сварки. Для этого применяются специальные сварочные трансформаторы, работающие от трёхфазного и однофазного напряжения. Однофазные модели предназначены для включения в стандартную бытовую сеть 220 Вольт.

А трехфазный сварочный аппарат, чаще всего, применяется в производственных целях, он обладает большой мощностью, габаритами и продолжительной эксплуатацией без перерыва. Однако есть на рынке данной техники и универсальные устройства, которые могут работать и от 220 В, и от 380В.

Разумеется, что для разных материалов существует свой индивидуальный процесс сварки, поэтому каждый сварочный агрегат оборудован системой регулировки и точной настройки.

Принцип действия сварочного трансформатора

По принципу действия он не отличается от другого обычного понижающего трансформатора, только вот токи вторичной обмотке уж очень высокие, так как он работает в режиме короткого замыкания.

Если закоротить вторичную обмотку обычного трансформатора, то в таком режиме он проработает недолго, так как она быстро перегреется и выйдет из строя. Вторичная обмотка сварочного рассчитана на большие токи, поэтому и выполнена медным проводом большого сечения.

Напряжение U2 (на выводах вторичной обмотки) напрямую зависит от количества витков в ней.

Конечно же, мало только уменьшить выходное напряжение, нужно ещё и изменять силу тока. Для этого трансформаторы оборудуются механизмом, раздвигающим обмотки на большее расстояние, тем самым снижая магнитный поток, который, в свою очередь, уменьшает ток во вторичной обмотке.

Устройство и классификация трансформаторов, применяемых в сварочных аппаратах

Любой трансформатор для сваривания металлических различных элементов состоит из:

  1. Магнитопровода;
  2. Изолированную первичную обмотку;
  3. Вторичная обмотка;
  4. Вентилятор, для охлаждения.

В зависимости от сварочных работ происходит и управление процессом сварки,все сварочные агрегаты делятся аппараты переменного и постоянного тока. Конечно же, сам трансформатор не может работать на постоянном токе поэтому сам процесс выпрямления осуществляется после понижения напряжения. Для этого применяются:

  • управляемые тиристоры, которые непросто дают постоянный ток для сварки элементов, но осуществляют изменение силы тока во время этого процесс;
  • неуправляемые вентили диоды, вместе с дросселем.

Назначение сварочного трансформатора

Сварочный понижающий трансформатор является ключевым элементом, создающим дугу во время сварки металлических деталей. Напряжение на выходе этого понижающего устройства, работающего в режиме короткого замыкания, допускается не более 80 Вольт.

Для процесса ручной дуговой сварки обязательно нужны электроды. Бытовые трансформаторы для дома выполнены по однофазной схеме обладают небольшими токами при сваривании.

Главное, в бытовых условиях также стоит следить и за наличием хорошего контакта в розетке, так как токи в первичной обмотке для квартир и домов тоже очень существенны и не каждая розетка их выдержит.

Сварочные трансформаторы переменного тока

Такая конструкция считается самой не дорогой, но в то же время обладающей неплохими характеристиками сварки чёрных металлов.

Для того чтобы регулировать ток и соответственно дугу во время этого процесса сварочный агрегат оборудован раздвижной системой, увеличивающей расстояние между катушками, а также площадь сердечника.

Они из-за своей ценовой категории очень распространены на производстве, особенно в цехах с устаревшим оборудованием. Обладают довольно крупными размерами и зачастую устанавливаются стационарно.

И также как регулятор тока для сварочного аппарата, применяются отдельно расположенные дросселя, который добавляет индуктивности в цепь.

Самый простой способ, но самый эффективный, регулировки напряжения и силы тока во время выполнения сварочных работ — это вывод нескольких контактных точек со вторичной обмотки.

Читайте также:  Сверлильный станок для домашней мастерской

Кончено же, плавности изменения силы дуги в таком аппарате не получится добиться.

Сварочные трансформаторы постоянного тока

Такие приборы более эффективны для сваривания различных материалов обладают меньшими габаритами и плавным регулированием силы тока. Любой трансформатор не может работать на постоянном токе, это факт.

На рисунке показана простейшая схема такого агрегата, которую можно сделать и своими руками. Она гарантирует стабильные выходные характеристики сварочного тока и дуги, которая является ключевым аспектом любой сварки.

Сварщики знают, что при работе от положительного зажима выделяется больше тепла, чем от отрицательного. Следовательно для разной толщины металла стоит вырабатывать свою методику.

Существуют и новые разработки в этой отрасли так называемые сварочные аппараты инверторного типа. Трансформатор здесь работает на повышенных частотах, что даёт возможность снизить и габариты устройства, его вес, и токи первичной обмотки без последствий для создания качественной дуги.

Сварочный трансформатор ВДМ

Аппараты ВДМ производственного сварочного многопостового выпрямителя, устанавливается зачастую стационарно и предназначен для сварочных постов дуговой электросварки с помощью металлического электрода.

Очень часто ВДМ подключаются к трёхфазной сети 380 Вольт. Во взрывоопасной среде, насыщенной пылью разной фракции, или же содержащей едкие газовые пары, разрушающие сталь и изоляцию, эксплуатация строго запрещена.

Конструктивно в ВДМ есть возможность регулировать величину тока реостатом и дросселем.

Как рассчитать сварочный трансформатор

Изготовление трансформатора для сварочных работ, который должен быть близок по своим характеристикам к промышленному образцу, нужно проводить стандартными методиками подсчёта. Данная методика подойдет больше бытовому устройству, она содержит оптимальные значения обмоток и минимальные габаритные размеры сердечника.

Существует два вида сердечника:

  1. броневой;
  2. стержневой;
  3. тороидальный (круглый).

При этом стержневые имеют немного большие показания КПД (коэффициента полезного действия) нежели броневые.

Прежде чем приступить непосредственно к расчету сварочного понижающего трансформатора, необходимо определить его мощность, которая зависит от того какая величина тока нужна для его эксплуатации. Наиболее распространенные варианты от 70 до 150 А. Разумно будет брать максимально допустимые токи вторичной обмотки немного выше порядка 180–200 А.

Мощность сварочного трансформатора переменного тока, и аппарата в целом, будет равна:

P = U2 × I2 × cos (φ) / η

А также стоит учесть при этом и продолжительность эксплуатации трансформатора, так как, скорее всего, ему пройдется работать не один час.

Pдл = U2 × I2 × (ПР/100)1/2 × 0.001

Намотка сварочного трансформатора

Зачастую намотка производится уже на имеющееся железо и вот формулы примерного числа витков

С обмотками на одном плече (рисунок ниже, а):

N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2)

С разнесенными обмотками (рисунок ниже, б):

N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2)

Sиз — измеренное сечение магнитопровода (см2)

Такой способ расчета считается упрощённым. Ниже прилагается формула расчета сечения медного провода, которым непосредственно и будет выполнена намотка.

Плотность тока в обмотках берётся из справочника для медного провода J = 2,5 А/мм2. Для сварочного аппарата постоянного тока ВДМ агрегат оборудуется тремя первичными и тремя вторичными обмотками, поэтому расчёт производится инженерами и без квалификации его проблематично соорудить.

Улучшение сварочного трансформатора

Для улучшения нужно сократить слишком большую вторичную обмотку в 3–4 раза, уменьшив в ней напряжение холостого хода до 22–25 вольт, а вот для стабильного и уверенного зажигания дуги, прибавить небольшую слаботочную обмотку с напряжением 80–110 вольт. Переменный ток каждой из обмоток проходит выпрямление на диодных мостах, после чего обмотки подключаются параллельно друг другу.

Но также для усовершенствования и улучшения длительной работы сварочного трансформатора особенно в летнюю жаркую погоду необходимо использовать приточную или же вытяжную вентиляцию.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/osobennosti-primeneniya-i-ustrojstva-svarochnyh-transformatorov.html

Сварочный трансформатор – устройство и принцип действия

Сварочный трансформатор – это простейшее устройство, с помощью которого можно выполнять сварочные работы с помощью покрытого электрода.

Конструкция этого устройства настолько простая, что практически любой электрик может собрать сварочный трансформатор и выпрямитель в своем гараже.

Особенно популярными они были в нашей стране лет 15 назад, когда достать новомодный инвертор было нелегко, а стоимость таких сварок была неподъемной для простых покупателей.

Внешний вид сварочного трансформатора

Сегодня на их место пришли компактные и более безопасные инверторы, хотя во многих гаражах все еще стоят несуразные коробки именуемые трансформаторами. Если вы заинтересованы в приобретении современного трансформатора или решили собственными руками сделать сварку, то следует тщательно изучить принцип работы сварочного трансформатора.

Принцип действия

Чтобы понять принцип действия сварочного трансформатора, обратим внимание на простейшую конструкцию, состоящую из 2-х обмоток и работающую с однофазным током. В этом нам поможет схема сварочного трансформатора:

Как видно из рисунка, конструкция максимально простая – основа и две обмотки.

Магнитопровод — это элемент с замкнутым контуром, созданный из ферромагнитного сплава. Благодаря этому сопротивление контура снижается, а электромагнитная связь контуров увеличивается. Это простейшая схема сварочного трансформатора, есть еще различные модификации с дросселем и другие разновидности.

Первичная обмотка подключается к сети, а вторичная уходит на нагрузку, в нашем случае это держатель электрода и масса.

При подаче напряжения на первичный контур в нем проходит переменный ток, создающий магнитный поток в основе, который индуцирует в обеих обмотках ЭДС.

Возникшие силы можно пропорционально соотнести с числом витков обмотки, а если опустить незначительные (до 5%) потери напряжения, то получаем соотношение:

Коэффициент трансформации

Соотношение количества витков может быть больше 1, тогда трансформатор выполняет понижение напряжения и называется понижающим. Если коэффициент меньше 1, то это трансформатор повышающий.

Представим, что в нашем случае первая обмотка состоит из 100 витков, а вторичная из 5, 100/5=20 коэффициент трансформации. Подключив такое устройство к стандартной сети 220 В, на выходе получим 220/20= 11В.

Данный коэффициент правдив не только для преобразования напряжения, но и силы тока, при потреблении первичной обмоткой 5 А, на контактах получим все 100А. Силу тока можно регулировать в процессе сваривания, для этого изменяют зазор магнитопровода.

Рост или снижение этого расстояния уменьшает сопротивление и соответственно, на величину магнитного потока. Увеличив зазор мы снижаем силу тока, а для увеличения сварного тока зазор сокращают.

Зная соотношение количества витков обмотки и напряжения сети можем подобрать число витков вторичной обмотки, чтобы получить требуемые значения напряжения и силы тока. Нормальное напряжение холостого хода сварочного трансформатора считается 60В, что соответствует трансформаторному коэффициенту, равному 3.6.

Устройство и конструкция трансформатора

Для более простого понимания работы устройства, рассмотрим его основные составляющие на примере существующего трансформатора. На картинке отмечены его основные узлы:

1- Первичный контур обмотки, покрытый изоляцией. 2- Вторичный контур обмотки без изоляции, с воздушными каналами для вентиляции обмотки; 3- Подвижный сердечник трансформатора; 4- Система подвеса, сохраняющая устройство от повреждений; 5- Система управления, отвечает за изменение зазора в магнитопроводе, а также за регулировку воздушного зазора обмотки; 6- Винт регулировки воздушного зазора;

7- Рычаг винта.

Это только один из вариантов исполнения данной конструкции. Как видно, в целом сам сварочный трансформатор устройством мало чем отличается от понижающего трансформатора.

Сварщик орудует для управления основными действиями системой управления, регулируя тем самым сварочный ток и степень вентиляции обмоток с помощью специального винта.

Таким образом, конструкция является максимально простой и интуитивно понятной для работы.

Простота конструкции – залог множества положительных качеств, чего увы нельзя сказать про качество сварного шва.

Многие критикуют подобные устройства за неравномерность сваривания, нестабильную дугу и невозможность тщательно обработать конструкции малого размера.

Аппараты можно применять для больших объемов исполнения крупных ответственных конструкций, но для тонкой и точной работу лучше использовать другие доступные сварочные аппараты.

Классификация сварочных трансформаторов

Разделение на виды сварочных трансформаторов происходит исходя из типа сварки и управления фазами. Первый признак выделяет устройства для ручной дуговой сварки и автоматической, с применением флюса. Второй получил более внушительную классификацию, которая выглядит следующим образом:

  1. Устройства со стандартным магнитным рассеянием амплитудной регулировки (присутствует дроссель с воздушным промежутком или насыщения);
  2. Приборы с повышенным магнитным рассеиванием (содержат подвижные разнесенные обмотки, намагниченные конденсаторы, импульсные выпрямители);
  3. Тиристорные (содержат импульсивные выпрямители или подпитку).

Мы рассмотрели общую классификацию сварочных трансформаторов переменного тока, которая является лишь поверхностной. Для более точного понимания существующих моделей устройств, следует разобраться в трансформаторах, отличающихся друг от друга преимущественно фазовым управлением.

Устройства, работающие на переменном токе с синусоидальным управлением сварочного процесса делают это за счет изменения сопротивления или переключения тока холостого хода. При это удается без изменений передать синусоидальную форму входного тока сварки трансформаторной.

Тороидальный трансформатор считается одним из наиболее интересных по своей конструкции. Его особенность состоит в том, что большая часть устройств собирается по схеме, аналогичной буквам Ш или П, а этот повторяет форму бублика.

Благодаря такой компоновке удалось снизить размеры прибора, при этом получив больше мощности из текущего объема механизма. Конкурировать с ним может только трехфазный трансформатор с системой ступенчатого понижения тремя однофазными приборами.

Этот является наиболее компактным и удобным в управлении, среди существующих ныне на рынке моделей.

Все сказанное выше относится к переменному току, но стоит упомянуть и трансформаторы постоянного тока, точнее аппараты, имеющие в своей конструкции выпрямитель переменного тока в постоянный. Они более удобны, выдают стабильную дугу, однако для работы с ними требуется определенная специализация.

Подобные механизмы редки в использовании из-за сложного принципа работы, который не только утяжеляет сам аппарат, но и делает его чрезмерно дорогим.

Благодаря доступности работ с цветным металлом и нержавейкой трансформаторы постоянного тока, чаще всего, используются на мелких и крупных предприятиях, для обработки редких металлов. Не стоит забывать и то, что они требуют особых электродов, поэтому их бытовое применение практически исключено.

Сравнивая две модели для переменного и постоянного тока, первую следует выбирать для личных нужд, а второй вариант лучше подойдет для ответственных работ в сфере сварочных услуг.

Ограничитель холостого хода

Ограничитель холостого хода OНТ-3

Блок снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов – один из важнейших элементов. Он работает в полностью автоматическом режиме и уменьшает индукцию при размыкании вторичного контура до неопасного уровня.

Данное действие происходит почти мгновенно, согласно общепринятым нормам время срабатывания не должно превышать одну секунду с момента размыкания цепи до момента выравнивания холостого хода.
Особенность работы сварки такова, что при разрыве цепи в магнитопроводе резко возрастает величина магнитного потока.

Следом происходит скачок ЭДС самоиндукции. Это практически всегда приводит к последствиям, вроде выхода из строя аппарата или поражения током сварщика. Избежать подобного можно с помощью ограничителя холостого хода, который снижает значение ЭДС до уровня безопасного для сварщика и устройства, примерно 12В.

БСН продаются отдельно, поэтому собственное устройство просто необходимо укомплектовать подобной защитой.

Источник: https://svarkagid.ru/instrumenty-i-oborudovanie/printsip-raboty-svarochnogo-transformatora.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector