Сварочный трансформатор

Принципиальная электрическая схема инверторного аппарата

В сварочных аппаратах инверторного типа все наоборот, небольшие размеры и вес. Но как получить высокочастотное напряжение, если его частота в сети всего лишь 50 Гц? На помощь приходит принципиальная инверторная схема прибора, которая состоит из мощных транзисторов. Именно они могут переключаться с частотой напряжение 60-90 кГц.

Но чтобы транзисторы заработали, необходим постоянный ток. Его получают посредством использования выпрямителя. Этот блок представляет собой соединение двух элементов: диодный мост, который выпрямляет переменное напряжение сети, и фильтрующие конденсаторы, с помощью которых происходит сглаживание. На выходе выпрямителя получается постоянно напряжение величиною более 220 вольт. Это первый этап преобразования напряжения и силы тока.

Полученное напряжение является источником питания для работы всей схемы аппарата. А так как мощные ключевые транзисторы подключены к трансформатору (понижающему), то и переключаться они будут с высокой частотой. Соответственно и сам сварочный агрегат будет работать на такой высокой частоте. Чтобы все это работало (преобразовывалось), необходимо в схему установить большое количество дополнительных элементов.

Чтобы разобраться в принципиальной схеме сварочного инвертора, необходимо рассмотреть любую модель.

Сварочный трансформатор — простейших тип оборудования

Для выполнения большинства сварочных работ в домашних условиях хватит понижающего сварочного трансформатора без дополнительных схем или устройств. Последовательность сборки такого агрегата следующая:

1. Делят общее количество витков каждой обмотки на две равные половины, чтобы разместить их на обоих стержнях сердечника.
2. Если собираете сердечник из отдельных пластин, потребуется их фиксация стяжками или в простейшей обойме. Изолировать пластины друг от друга не следует.
3. Для катушек делают каркас из толстого электротехнического картона. Внутренний размер должен соответствовать сечению сердечника и должен позволять смещать катушку вверх или вниз.
4. Обмотки наматывают, укладывая витки вплотную друг к другу. При необходимости делают несколько рядов из уложенного провода.
5. Если первичная обмотка рассчитана с отводами, то на необходимом количестве витков делают петлю и выводят её, не разрезая.
6. На нижнюю часть сердечника надевают первичную обмотку, вторичная крепится сверху.
7. Чтобы менять силу тока для сваривания металлов или при работе с деталями, отличающимися по толщине, предусматривают обустройство простейшего регулятора. Он будет перемещать катушки со вторичной обмоткой вверх-вниз.
8. Принцип действия такого регулятора основан на изменении воздушного зазора между обмотками. В результате меняются параметры магнитного поля, что и приводит к увеличению или уменьшению силы тока во вторичной обмотке.
9. Регулятор представляет собой винт с резьбой, при закручивании которого и происходит подъём катушек. Для этого эти элементы соединяют между собой.

Практически во всех случаях самодельные сварочные аппаратуры делают без корпуса. Это делают с целью предотвращения перегрева катушек, который может стать причиной выхода устройства из строя. Если сделать схему с принудительным охлаждением при помощи вентилятора, то сварочный трансформатор можно установить и в корпус. Для его изготовления выбирают устойчивые к температуре пожаробезопасные материалы, например, текстолит толщиной 1,5 – 2 см.

На поверхность корпуса выводят шпильки для подключения сварочных кабелей и сетевого провода. Возможность подключения к отводам первичной обмотки обеспечивают обустройством отдельных контактов или установкой мощного пакетного переключателя на требуемое число положений.

Устройство пускового механизма

Пусковое устройство включает в свой состав – магнитопровод, две обмотки и клеммы. Переключатели изменяют напряжение и общее число обмоток подключаемых к выпрямителю. В первичную цепь устанавливают регулятор, собранный на основе полупроводников (тиристоров). Вторая обмотка, подключаемая к выпрямительному мосту, обеспечивает подачу двух уровней изменяемого напряжения.

Устройство пускового механизма трансформатора

Для работы пускового устройства требуется напряжение в 220 В. Ток лежит в диапазоне от 0 до 120 А, а напряжение достигает 70 В случае самостоятельного изготовления устройства, за основу принимают стержневой трансформатор, на его первой обмотке накручено 230 витков, на второй 32. Пульт управления полупроводниками монтируют над дросселем. Для охлаждения всей системы используют принудительную вентиляцию.

Устройство магнитопровода

Ключевыми деталями магнитопровода, являются пластинки или листы, произведенные из электромагнитной стали. К конструктивным деталям относят крепеж, корпус и пр. Магнитопроводы сварочных трансформаторов разделяют на стержневые и броневые. В устройствах стержневого типа все сегменты магнитной цепи обладают одинаковым сечением. В магнитопроводах броневого типа полным сечением обладает только средний стержень, на который устанавливают обмотки.

Виды магнитопроводов трансформатора

Сечения остальных участков магнитной цепи почти в два раза меньше. По ним происходит замыкание магнитного потока. На участках магнитопровода имеющего Т-образную форму, каждый имеет свое сечение. При этом его размер составляет в три раза меньший размер, чем собственно сам стержень. По каждому из участков происходит замыкание третьей части потока.Пластины, входящие в пакеты покрывают специальным составом, который называют оксидной изоляцией.Принцип работы сварочного трансформатораАппаратура для сварки работает по алгоритму:

1. Питание подается на первую обмотку. В ней генерируется магнитный поток, замыкающийся на сердечнике.
2. Затем питание направляется на вторую обмотку.
3. Магнитопровод, который собран из ферромагнитов, генерирует постоянное магнитное поле. Индуцирующий поток производит ЭДС.
4. Разность в числе витков допускает колебание тока с требуемыми для выполнения сварки параметрами. Эти же показатели учитывают при расчетах аппаратуры для сварки.

Существует связь числа витков на второй катушке и напряжением на выходе. То есть для повышения тока количество витков необходимо увеличить. Но так как, сварочный трансформатор – это понижающий тип, то число витков на второй обмотке будет ниже, чем на первой.Устройство и принцип действия сварочного трансформатора обеспечивает настройку величины тока. Этого достигают уменьшая или увеличивая пространство между катушками.Для этого в сварочном оборудовании установлены движущиеся компоненты. Расстояние между обмотками изменяет сопротивление и это дает возможность выбирать именно тот ток, который нужен для сварки.

Холостой ход

Аппаратура для сварки работает в двух режимах – рабочем и холостом. Во время сварки вторая обмотка замыкается между рабочим инструментом и деталью. Ток расплавляет кромки заготовок и в результате получается надежное соединение деталей. После того, как сварщик закончит работы, цепь прерывается и трансформатор переключается на холостой ход.ЭДС в первой обмотке появляются из-за наличия:

• магнитного потока;
• его рассеивания.

Холостой ход трансформатора

Эти силы отпочковываются от направления потока в магнитопроводе и замыкаются между катушками в воздухе. Именно эти силы и являются основой работы в холостую.Работа на холостом ходу не должна представлять опасность для рабочего — сварщика и окружающих людей. То есть оно не должно быть больше чем 46 В. Но отдельные модели сварочного оборудования, имеют большие значения, например, 60 – 70 В. В этом случае в конструкции сварочного устройства устанавливают ограничитель параметров холостого хода. Скорость его срабатывания не превышает одну секунду с момента разрыва цепи и окончания работы. В целях дополнительной защиты сварщика, корпус трансформатора необходимо заземлять.

Отличия и разновидности оборудования

Виды сварочных трансформаторовразделяются по рабочему предназначению. Они различаются по:

Весу и размеру.

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

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

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

3011

Сварочные трансформаторы применяют для контактной и дуговой электро­сварки. Короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора является нор­мальным режимом работы при контактной сварке (при соприкосновении элект­родов) и часто возникает при дуговой.Схема устройства сварочного трансформатора.Для ограничения токов КЗ сварочные трансформаторы строят с большим индуктивным сопротивлением и сравнительно низким коэффициентом мощности.Увеличение индуктивного сопротивления обмо­ток сварочного трансформатора может быть достигнуто либо применением спе­циальной конструкции обмоток, либо включением дополнительной индуктивности в цепь вторичной (или первичной) обмотки.

Увеличение индуктивных сопротивлений обмоток в самом трансформаторе достигается увеличением потоков рассея­ния, для чего обмотки трансформатора размещают на разных стержнях магнитопровода или в различных местах по высоте стержня.Рисунок 1. Схемы устройства и принцип работы сварочных трансформаторов.Включение магнитных шунтов в магнитопровод (рис. 1а)также резко увеличивает потоки рассея­ния и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора.

Трансформаторы для контактной сварки делают со вторичной обмоткой, состоящей из одного витка, напряжение на которой обычно не превышает 14 В. Для регулирования тока, протекающего через свариваемую деталь, первичная обмотка сварочного транс­форматора имеет несколько выводов, переключение которых позволяет изменять число витков обмотки.В настоящее время наиболее широкое распространение имеют сварочные трансформаторы, предназначенные для дуговой электросварки.Такие трансфор­маторы строят на вторичное напряжение 60-70 В (напряжение зажигания дуги).Особенностью работы этих трансформаторов является прерывистый режим работы с резкими переходами от холостого хода к короткому замыканию, и обратно. Для устойчивого и непрерывного горения дуги необходимы незначительные изменения тока и значительная индуктивность в сварочные цепи.Для регулирования тока в сварочной цепи последовательно со вторичной обмоткой трансформатора вклю­чают индуктивную катушку со стальным магнитопроводом (рис.

1б).Величи­на сварочного тока зависит от диаметра электрода и регулируется реактивным сопротивлением индуктивной катушки, которое зависит от величины воздушного зазора А. Увеличение воздушного зазора в магнитопроводе индуктивной катушки вызывает уменьшение ее реактивного сопротивления, вследствие чего ток в сва­рочной цепи повышается. Иногда индуктивные катушки совмещают в одно целое со сварочным трансформатором.Поделитесь полезной статьей:

https://youtube.com/watch?v=5QE9l0NbkIgrel%3D0%26controls%3D0%26showinfo%3D0

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

Сварочные инверторы

Аппаратура этого типа предназначено для преобразования постоянного тока в переменный. Инвертор работает следующим образом. Ток, с частотой в 50 Гц, попадает на выпрямитель. На нем он, пройдя, через фильтр сглаживается и преобразуется в переменный. Частота такого тока оставляет несколько килогерц. Современные схемы позволяют получать ток с частотой 100 Гц. Этот этап преобразования, является самым важным в работе инвертора и это позволяет добиться существенных преимуществ в сравнении с другими моделями сварочного оборудования.

После этого, полученное высокочастотное напряжение роняют до значения холостого хода. А ток вырастает до размеров достаточных для выполнения сварочных работ, то есть до величины 100 – 200 А.Схема инвертора и комплектующие используемые в работе позволяют создавать сварочные аппараты с малым весом и высокими техническими характеристиками.Предприятия – производители выпускают аппараты для выполнения сварки:

• в ручном режиме;
• неплавящимся электродом в аргонной среде;
• в полуавтоматическом режиме под защитой газов и многие другие.

К несомненным достоинствам этого класса оборудования можно отнести – малый вес и габариты. Это позволяет передвигать инвертор на строительной или производственной площадке без особых сложностей.В составе инвертора нет трансформатора и это позволило избежать потерь на нагрев обмоток и перемагничивания сердечника и получить высокий КПД. При сварке электродом в диаметр 3 мм, от сети потребляется все 4 кВт мощности, показатель сварочного трансформатора или выпрямителя составляет 6 – 7 кВт.

Схема инверторного сварочного аппарата

Схемы применяемые в инверторах позволяют генерировать практически все параметры вольт-амперных характеристик – это говорит о том, что аппараты этого типа допустимы для применения во всех видах сварочных работ. Кроме того, инверторы обеспечивают работу с легированными, нержавеющими сталями и цветными металлами.

Конструкция инвертора позволяет выполнять плавную регулировку режимов сварки во всем диапазоне токов и напряжений, необходимых для выполнения сварочных работ. Инвертор обладает широким диапазоном токов от нескольких единиц до сотен тысяч. В быту применяют аппараты, которые позволяют варить металл относительно тонкими электродами до 3 мм. Применение аппаратов такого уровня позволяет формировать шов в различных положениях и обеспечить минимальное количество брызг расплавленного металла, возникающих при сварочных работах.

Инверторные сварочные аппараты

Инверторные сварочные аппараты, производимые в наши дни, по большей части имеют микропроцессорное управление. Оно позволяет:

• обеспечить рост тока при розжиге дуги;
• минимизировать залипание электрода и детали и еще ряд функций облегчающих работу сварщика.

После выполнения сварки с помощью трансформатора или выпрямителя, работа с инвертором может с полным основанием считаться праздником.Между тем инверторы обладают рядом недостатков. В частности, ремонт инвертора может обойтись в копеечку. Кроме того, у аппаратов инверторного типа повышенные требования к условиям хранения. Это обусловлено тем что, в инверторах содержится много элементов микроэлектроники.

Основные технические характеристики

Выбирая трансформаторное оборудование любого российского производителя необходимо будет оценить технические характеристики. У большинства моделей характеристики схожи, но иногда имеют место быть различия, которые определяют эффективность, быстроту и безопасность работы.

Основной характеристикой любого сварочного оборудования являются показатели номинального тока сварки. Этот параметр обозначает, какой по своей толщине металл можно будет обработать определенным инструментарием. Чем больше значение, тем, понятно, что более эффективнее будет работа по большим слоям металла.

Для обычных сварочных работ, например, домашних и бытовых, подойдут трансформаторные аппараты с силой тока до 160 Ампер. В тоже время, если предвидятся средней длительности работы средней сложности, то лучше выбирать модель с силой тока около 200 Ампер. Для профессиональных работ, например, работ с прочными метал конструкциями, швеллерами, широкополосными уголкам выбирают варианты оборудования, которые обладают силой тока в 220 Ампер.

Выходное напряжение — вторая по своей важности характеристика, которая характеризует то, какое напряжение образуется на участке цепи электрод-изделие. Аппараты с минимальными значениями силы тока имеют параметр не более 50 Вольт, средние — около 70, а профессиональные — 80

Если сварочный механизм трансформаторного типа будет использоваться для сварки специфических сплавов, то напряжение должно составлять не менее 90 Вольт.

Выходное напряжение устанавливается в соответствии с используемой для определенного типа работ силой тока. Если подбор будет неправильный, то работа не будет эффективной. Например, если установлен 220 А ток, но напряжение минимальное, то образуется на изделии поры и шлак.

Продолжительностью включения называют величину, которая определяет в процентном соотношении сколько может работать аппарат без перерыва при максимальной нагрузке. Если указывается, что продолжительность включения равна 70 процентам, то это значит, что если сварочный аппарат трансформаторного типа включить на десяти минут, то семь минут работает без перерыва. Но обязательно следует отключить устройство по прошествии времени, как минимум на три минуты.

Диаметр установленного электрода определяет то, каково будет значение тока сварки. Значение этого параметра указано в эксплуатационном листе.

Тип сварочного тока определяет, для каких именно целей можно будет использовать трансформаторный аппарат. В зависимости от этой характеристики определяют, к какому типу относится подаваемый ток — перемененный или постоянный. При помощи первого можно проводить работы по сварке черного металла. Постоянный же ток дает большие возможности, с помощью эффективны работы по любым видам металла, в том числе и цветным.

Присутствуют в продаже специальные электроды, позволяющие при помощи аппарата с переменным током проводить сварку и цветных металлов, но в таком случае алгоритм действий усложняется. Гораздо проще изначально выбрать трансформаторный сварочный аппарат с постоянным током, который подходит для выполнения большей части бытовых и профессиональных операций.

Тип сварки — важная характеристика, от которой зависит не только эффективность сварки, но и то, сколько прослужит сам механизм. Есть варианты сварки проволокой в среде инертного газа, а также неподвижными электродами в газовой среде. Эти характеристики могут различаться у различных видов трансформаторных аппаратов.

Тип аппарата — эта характеристика не часто указывается в эксплуатационном листе. Но стоит понимать, что присутствуют варианты с тиристорных фазорегуляторами и с регулируемой дросселью иди подвижными сердечниками. Как показывает практика, первый вариант превосходит два последних. Дело в том, что при использовании тиристорного фазорегулятора импульс существенно быстрей проходит через нулевое значение.

Фактор приводит к тому, что затуханий происходит меньше, меньшая амплитуда, а также к тому, что сварочная дуга горит более стабильно и дольше. В результате этого шов сварки получается качественным и долгослужащим. Такие аппараты не имеют установленных внутри подвижных деталей, поэтому они служат дольше. Подходят не только для выполнения работ на производстве, но и для использования в бытовых условиях — дома или на даче.

Силовой блок

Не будем повторяться и рассказывать, как работает инверторный сварочный аппарат. Пройдемся по нюансам и элементам прибора.

Сетевой выпрямитель. Его задача – из переменного тока сделать постоянный.
Помеховый фильтр. Его устанавливают специально для того, чтобы помехи высокочастотного типа, появляющиеся в процессе работы сварочного инвертора, не попали в питающую сеть.
Инвертор (преобразователь). По сути, это блок из мощных ключевых транзисторов, которые чаще всего собираются по принципу косого моста. Обязателен в связке радиатор, с помощью которого отводится тепло от транзисторов. Они подключаются к высокочастотному трансформатору, где через его обмотку происходит коммутация напряжения
Обратите внимание, что в самом трансформаторе преобразование напряжения (постоянное в переменное) не происходит. Эта обязанность возложена на транзисторы
Основное назначение трансформатора – это понижение напряжения до 60-70 вольт. В нем в первичной обмотке течет ток с большим напряжением, но с малой силой тока. Во вторичной, наоборот, с малым напряжением, но с большой силой.
Выходной выпрямитель. Это диодный мост, в котором установлены диоды быстрого действия. Они за мгновения могут открыться и закрыться

Свойства очень важное, потому что эти элементы выпрямляют переменный высокочастотный ток. Простые диоды, установленные в инвертор, не успевали бы закрываться и открываться

В результате произошел бы их перегрев, итог – выход из строя.

Вот основные элементы силового блока устройства инверторного сварочного аппарата. Есть еще блок управления, но он влияет на удобство работы агрегата и на его настойку (ручная или автоматическая).

Теперь вы знаете, из каких частей состоит инверторный источник сварочного тока. Еще раз повторимся. Это выпрямитель, инвертор, собранный из транзисторов, трансформатор, который понижает напряжение, и установленный на выходе выпрямитель. Для начинающих сварочников эти элементы ни о чем не говорят. И вроде бы знать о них им нет необходимости. Ведь работать с инвертором одно удовольствие.

• Он легкий (спасибо маленькому трансформатору).
• Легко варит достаточно толстые металлические детали (спасибо высокому току и низкому напряжению).
• Электрод не прилипает к поверхности металла (спасибо функции «Arc Force»).
• Процесс поджига электрода упрощен за счет подачи на его конец в начале работы тока большой силы. Эта функция сварочного инвертора называется Hot Start.
• Если появляется короткое замыкание при залипании электрода, напряжение в аппарате резко снижается до минимума. Это оберегает его от выхода из строя.

Итак, мы разобрались в устройстве сварочного инвертора, в его принципиальной схеме, и как он работает. Необходимо отметить, что к работающему сварочному инвертору (принцип работы у всех моделей одинаковый) есть несколько требований, два из которых – это длина питающего кабеля не больше 15 м и частота проводимого обслуживания – не реже двух раз в год. В основном его надо почистить от пыли.

Что такое трансформатор

Таким аппаратами оснащают многие приборы, также они применяются в самостоятельном виде.

Например, установки, повышающие напряжение для передачи тока по электромагистралям.

Генерируемое электростанцией напряжение они поднимают до 35 – 750 кВ, что дает двойную выгоду:

• уменьшаются потери в проводах;
• требуются провода меньшего сечения.

В городских электросетях напряжение снова уменьшается до величины в 6,1 кВ, опять же с использованием трансформатора. В распределительных сетях, раздающих электричество потребителям, напряжение понижают до 0,4 кВ (это привычные нам 380/220 В).

Особенности выбора и использования электродов

Электроды для такой сварки должны иметь форму и размер, которые обеспечат его доступ к рабочему месту. Кроме того, электроды должны быть приспособлены для простой и надежной установки в сварочной машине и иметь высокую стойкость к износу. Самая простая конструкция электрода для точечной сварки – прямая. Их производят в соответствии с требованиями ГОСТ 14111-69. Для их производства применяют различные сплавы на основе меди.

Электрод для конденсаторной сварки

Например, при сварке разных металлов электроды должны обладать низкой электропроводностью. Но если, из металла такого типа изготовить весь электрод, то он будет достаточно быстро нагреваться. В таком случае его необходимо выполнять из двух частей. Одну из меди, а другую из материала, который приспособлен для выполнения необходимой операции.