Сварочные трансформаторы

Содержание:

1. Устройство сварочного трансформатора
2. Обмотки сварочного трансформатора
3. Принцип работы
4. Холостой ход
5. Классификация
6. Виды трансформаторов
7. Маркировка
8. Особенности эксплуатации
9. Неисправности
10. Отличия от инвертора
11. Как выбрать сварочный трансформатор
12. Обзор лучших моделей

Сварочные трансформаторы служат для выполнения электродуговой сварки и наплавки металла покрытыми электродами.

Они преобразуют получаемое от электрической сети переменное напряжение, понижая его до нужных значений.

Популярность трансформаторов обусловлена простотой конструкции, универсальностью, доступностью, высоким качеством соединения металлов.

Сварочный трансформатор.

Устройство сварочного трансформатора

Главная функция трансформаторного аппарата — преобразование электричества, подаваемого из сети, до требуемых параметров.

Для возникновения электрической дуги между электродом и металлической конструкцией трансформатор снижает напряжение и повышает силу тока.

Основные элементы

Сварочный трансформатор имеет простую конструкцию, состоящую из следующих базовых узлов и деталей:

1. Первичной стационарной обмотки из изолированного кабеля, подключаемой к источнику переменного тока.
2. Вторичной обмотки из неизолированного провода, подключаемой к держателю электрода. Подвижный провод без изоляции обеспечивает повышенную теплоотдачу, понижающую сопротивление обмотки.
3. Магнитопровода (сердечника), представляющего собой пакет стальных пластин из электротехнической стали, на которые наматываются проводные обмотки. Сердечник предназначен для передачи вихревых магнитных потоков между обмотками.
4. Клемм или зажимов, обеспечивающих снятие напряжения с аппарата и подачу его на свариваемую конструкцию.
5. Изолированных кабелей для питания трансформатора.
6. Кнопок и переключателей, обеспечивающих управление и регулировку рабочих параметров.

Все детали устройства размещаются в металлическом корпусе с вентиляционными решетками, отводящими тепло от работающего агрегата.

Количество витков на вторичной обмотке понижающего трансформатора всегда должно быть меньше, чем на первичной.

Схема сердечника.

Дополнительные узлы

Трансформаторные устройства могут оснащаться элементами, расширяющими их функционал:

• конденсаторами, повышающими мощность импульса при сварке постоянным током;
• стабилизаторами для выравнивания и поддержания нужного входного напряжения;
• дополнительными обмотками, позволяющими выполнять регулировку силы тока в широком интервале;
• подвижными шунтами, меняющими расстояние между обмотками;
• диодными мостами и тиристорами для тонкой настройки силы тока.

Дополнительная система вентиляции позволит эффективно охлаждать трансформатор, повышая допустимую продолжительность работы под нагрузкой и срок службы аппарата.

Обмотки сварочного трансформатора

Электромагнитная схема сварочного трансформатора состоит из первичной и вторичной обмоток, размещенных на замкнутом сердечнике из ферромагнитного материала.

Первичная обмотка, выполненная из изолированного провода, подключается к источнику питания. Вторичная — неизолированная, подключается к нагрузке.

Выходное напряжение напрямую зависит от количества витков во вторичной обмотке:

• для повышения напряжения на выходе следует добавить количество витков;
• чтобы понизить напряжение, число витков уменьшаем.

Расстояние между вторичной и первичной обмоткой влияет на силу тока:

• чем меньше расстояние, тем сильнее сила тока;
• при увеличении зазора между обмотками сила тока повышается.

Благодаря регулировкам сварщик может работать с материалами, отличающимися по составу и толщине.

Принцип работы

Сварочный трансформатор понижает входящее напряжение от источника питания, повышая силу тока в сварочной дуге, тем самым обеспечивая плавление металла.

Аппаратура работает по следующему алгоритму:

1. От электрической сети питание подается на первичную обмотку.
2. Протекая по виткам катушки, ток создает электродвижущую силу (ЭДС) направленного действия.
3. В сердечнике поток ЭДС генерирует магнитное поле переменного характера и передает его на вторичную обмотку,
4. Из-за разницы витков в первичной и вторичной обмотке повышается сила тока и понижается напряжение.

На вторичной обмотке генерируется ток от 80 до 500 А, используемый для сварки.

При замыкании металла с электродом возникает равномерная электрическая дуга, обеспечивающая сваривание металла.

Разница витков катушки служит для преобразования выходных показателей напряжения и силы тока до требуемых параметров.

Холостой ход

Сварочные аппараты функционируют в двух режимах:

• под нагрузкой — при непосредственном выполнении сварочных работ;
• на холостом ходу, когда оборудование находится в режиме ожидания.

Для сварочного трансформатора холостой ход номинально относится к рабочему режиму.

В процессе сварки между заготовкой и электродом образуется сварочная дуга, плавящая металл и соединяющая детали конструкции в единое целое.

После размыкания вторичной цепи аппарат переходит в режим ожидания.

Создаваемые магнитным полем электродвижущие силы (ЭДС) замыкаются между витками катушки, образуя холостое напряжение. Оно ограничивается показателями от 40 до 50 В и безопасно для жизни человека.

Для предотвращения повышения безопасных значений тока устанавливаются автоматические ограничители напряжения, срабатывающие сразу после завершения сварки.

Корпус трансформатора в обязательном порядке должен иметь заземление. Оно позволяет напряжению, которое может появиться на корпусе при повреждении изоляции, уйти в землю, не нанося вреда сварщику.

Классификация

Сварочные трансформаторы классифицируются по различным признакам:

По назначению.

Существуют бытовые и производственные аппараты. Они различаются габаритами и техническими характеристиками.

• бытовые приборы мощностью до 10 кВА используют в домашних мастерских;
• промышленные аппараты имеют мощность более 10 кВА и применяются в строительстве, металлообработке и других производственных отраслях.

По количеству рабочих постов:

• однопостовой аппарат мощностью до 10 кВА предназначен для работы одного сварщика;
• многопостовые стационарные устройства повышенной мощности способны обслуживать одновременно от двух до шести рабочих мест.

По фазности напряжения в сети:

• однофазные устройства, подключаемые к сети 220 В используются преимущественно для бытовых нужд;
• двухфазные трансформаторы встречаются очень редко. Они рассчитаны на нагрузку 380 В, применяется в промышленных условиях;
• трехфазные аппараты относятся к профессиональным устройствам. Использование трехфазных аппаратов позволяет работать электродами больших диаметров и металлами максимальной толщины.

По номинальной силе сварочного тока:

• до 400 А — бытовые приборы;
• около 1000 А — промышленные установки.

По режиму подачи тока:

• импульсный;
• непрерывный.

Сварочные трансформаторы могут быть стационарными и мобильными, в обычном или влагозащитном корпусе.

Виды трансформаторов

По конструкции и функциональным возможностям трансформаторы делятся на три основные группы:

1. Приборы амплитудного регулирования с номинальным магнитным рассеиванием. Обмотки трансформатора — из алюминия или меди.
2. Аппараты амплитудного регулирования с высоким уровнем магнитного рассеивания. Имеют несколько подвижных или разнесенных обмоток, конденсаторы или импульсные стабилизаторы.
3. Тиристорные трансформаторы с импульсной стабилизацией или подпиткой. Отличаются малым весом и наличием фазорегулятора, размещенного на первичной или вторичной обмотке.

Бытовые и полупрофессиональные трансформаторы работают на переменном токе.

Модели постоянного тока относятся к промышленному оборудованию. Они имеют более сложное устройство, большие габариты. В их конструкции имеется выпрямитель.

Маркировка

Маркировка трансформатора отражает назначение и другие особенности оборудования:

• У — универсальный сварочный аппарат;
• Д — прибор для ручной дуговой сварки;
• П — устройство для плазменной сварки;
• Г — работа в среде защитных газов;
• Ф — флюсовая сварка.

Буква М означает, что трансформатор может использоваться для нескольких постов.

Особенности эксплуатации

Для подключения трансформатора следует использовать кабели, подходящие для конкретной модели.

Включение аппарата должно осуществляться через обратный кабель «земля», который крепится с помощью зажима в непосредственной близости от будущего шва.

Перед началом работ мастер должен выполнить регулировку основных параметров оборудования:

• силы тока;
• напряжения дуги;
• режима холостого хода;
• индуктивного сопротивления.

Режимы выбираются в зависимости от диаметра применяемого электрода и характеристик свариваемых материалов.

Настройки сварочных программ выполняются по инструкции, прилагаемой к аппарату.

При сварке следует пользоваться специальной маской и защитными перчатками.

При сварочных работах нельзя допускать перегрева оборудования. Следует строго соблюдать рекомендованный производителем режим работы, своевременно устраивая технологические перерывы.

Запрещается пользоваться сварочными трансформаторами в помещениях с повышенной влажностью.

Способы регулировки силы тока

От силы сварочного тока зависят свойства электрической дуги и качество сварного шва.

Регулировка может выполняться несколькими способами:

• изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При его уменьшении увеличивается сила тока, и наоборот — увеличивая расстояние, уменьшаем ток;
• изменением зазора между пластинами магнитопровода. При увеличении зазора сила тока понижается и наоборот;
• изменением числа витков вторичной обмотки. При увеличении количества витков уменьшается сила тока и увеличивается напряжение. С уменьшением числа витков сила тока повышается, напряжение понижается.

На выбор оптимального тока влияет толщина металла и диаметр используемых электродов.

Благодаря регулировкам расширяются возможности работы с металлами, различными по толщине и составу.

Неисправности

Несмотря на то, что сварочные трансформаторы отличаются простотой и надежностью, они нуждаются в регулярном обслуживании и могут периодически выходить из строя.

Большинство неисправностей можно устранить собственными силами.

Причинами поломок могут быть:

1. Чрезмерное нагревание аппарата. Может произойти из-за установки параметров тока, превышающих номинальные показатели. Для восстановления работоспособности может понадобиться полная перемотка трансформатора.
2. Замыкание цепи. Для устранения проблемы следует разобрать устройство и заменить вышедшую из строя деталь.
3. Перегрев контактов. Причиной может служить плохое примыкание в соединениях. После отключения аппарата следует зачистить и плотно соединить все контакты, при необходимости заменив изношенные провода.
4. Разболтанность внутренних гаек и болтов. Характеризуется повышенным шумом и вибрацией. Устранить неисправность можно, разобрав устройство и подтянув каждое из соединений.
5. Потребление большого количества электроэнергии после снятия нагрузки. Причиной может быть замыкание между отдельными проводами. Следует проверить надежность изоляции и состояние соединений.
6. Постоянное залипание электродов. Причины — недостаточное напряжение в сети, неправильная настройка тока или неверный выбор электродов.

При обслуживании и ремонте сварочного оборудования его необходимо отключить от источника питания.

Если самостоятельно неисправности устранить не удалось, обратитесь в сервисный центр или электротехническую мастерскую.

Отличия от инвертора

Сварочные трансформаторы и инверторы предназначены для сваривания изделий из металла.

Несмотря на выполнение аналогичных задач, конструкции трансформатора и инвертора абсолютно разные.

Разница заключается в алгоритме работы, внутренней «начинке», габаритах, весе:

• трансформатор более простой в конструкции и более сложный в использовании;
• регулировка сварочных настроек трансформатора выполняется только механическим путем;
• мощность трансформатора выше, чем инвертора;
• работать инвертором сможет любой новичок, для правильной настройки трансформатора придется дополнительно обучаться.

При всей простоте конструкции сварочные трансформаторы способны обеспечить высокое качество сварных швов.

Преимущества и недостатки

При сравнении с инвертором к достоинствам трансформатора относят:

• простоту конструкции из-за отсутствия электронных компонентов;
• возможность работы с электродами диаметром от 1,6 до 7 мм;
• высокий КПД (70-90%);
• стоимость в 4-6 раз меньше;
• экономичный расход электричества;
• возможность сборки и ремонта своими руками;
• доступность комплектующих деталей.

Недостатки:

• больше вес и габариты;
• высокий уровень шума;
• отсутствие дополнительных функций;
• повышенный расход электродов из-за сильного разбрызгивания;
• нестабильность дуги при перепадах напряжения.

В некоторых случаях приходится менять обмотку трансформатора.

Как выбрать сварочный трансформатор

Нужно учитывать, для чего приобретается оборудование и условия его эксплуатации.

Обратите внимание на следующие параметры:

• Продолжительность непрерывной работы. Бытовые модели могут выполнять сварку без перерыва не более 20-30 минут, а промышленные — несколько часов.
• Напряжение сети. Для домашних нужд подойдут приборы, подключаемые к сети 220 В, промышленные устройства подключаются к трехфазной сети 380 В.
• Потребляемая мощность. Чем выше мощность, тем больше КПД оборудования. При этом расчетную мощность агрегата следует сопоставлять с возможностями существующей сети.
• Сила генерируемого тока. Бытовые устройства выдают ток от 50 до 200 А, промышленные — до 1000 А.
• Диапазон регулирования. Чем шире пределы, тем больше возможностей у сварщика.

Если вы ограничены в ресурсах, при этом хотите иметь надежный многофункциональный аппарат — выбирайте трансформатор.

Если сварочник нужен для разовых работ или большое значение имеет мобильность прибора, удачным выбором будет инвертор.

Если при работе с черными металлами не нужен высококачественный шов, выбирайте сварочные трансформаторы.

Обзор лучших моделей

К наиболее популярным моделям сварочных трансформаторов, представленным на российском рынке, относятся:

Telwin Quality 280 AC/DC

Универсальный аппарат итальянского производства. Отличное качество сборки, широкая сфера применения.

Работает от переменного и постоянного тока с напряжением сети 220 и 380 В электродами с рутиловым покрытием диаметром от 1,6 до 5 мм. Весит 40 кг.

Достоинства:

• универсальность;
• качественная сборка;
• плавная регулировка тока;
• высокая производительность;
• сварка постоянным и переменным током;
• широкий выбор используемых электродов;
• защита от перегрева.

Минус — отсутствие комплекта принадлежностей.

Кавик ТДМ-503 У2

Трехфазный трансформатор на колесах. Отличается высокой мощностью (34,2 кВА), производительностью, большим весом (95 кг) и внушительными габаритными размерами. Может эксплуатироваться при температуре от -45°С до+45°С.

Подходит для сваривания малоуглеродистых и низколегированных сталей. Способен работать электродами толщиной от 2 до 6 мм.

Преимущества:

• простота и надежность;
• плавная регулировка;
• качественный сварной шов;
• высокая мощность и производительность;
• широкий диапазон рабочих температур;

Недостатки:

• большой вес и крупные габариты.

Elitech АС 200Т

Полупрофессиональный сварочный трансформатор мощностью 10,4 кВА, весом 22,5 кг. Может питаться от однофазной и трехфазной сети. Предазначен для электродуговой сварки плавящимися электродами от 1,6 мм до 4 мм на переменном токе.

Укомплектован двумя кабелями с электрододержателем и зажимом массы.

Достоинства:

• простота и неприхотливость;
• стабильное горение дуги;
• защита от перегрузки;
• экономный расход электродов;
• высокое качество сварного шва;
• плавная регулировка сварочного режима.

К недостаткам относят сильное разбрызгивание металла.

Плазер ТДМ-305 [Al] 380 (MMA)4

Профессиональный сварочный аппарат переменного тока мощностью 19 кВА. Работает  с электродами толщиной 2,5-6 мм. Продолжительность работы на максимальном токе 40% за счет эффективной системы охлаждения. Имеет функцию плавной регулировки сварочного тока.

Достоинства:

• способность работы в условиях высокой влажности;
• механическая регулировка силы тока;
• высокая производительность.

Недостатки:

• скромная комплектация.

BLUEWELD Gamma 3250 (MMA)

Профессиональный однофазный сварочный трансформатор переменного тока для ручной дуговой сварки. Вес 22 кг. Максимальная сила тока 250 А. Работает с электродами 2-5 мм

Может подключаться к сети 220 и 380 В. Оснащен встроенным вентилятором и температурным реле, защищающим аппарат от перегрева.

Преимущества:

• долговечность;
• компактность;
• высокое качество сборки;
• экономичный расход электродов;
• защита от перегрева.

К недостаткам относят короткие кабели в комплекте.

Wester ARC 130

Один из самых легких и компактных сварочных трансформаторов весом всего 10,6 кг. Имеет прочный корпус с удобной ручкой для переноски. Укомплектован двумя кабелями с зажимом и держателем, щеткой-молотком и сварочной маской.

Прибор работает от обычной бытовой сети (220 В).

Встроенный вентилятор предотвращает перегрев устройства.

Преимущества:

• легкий вес;
• мобильность;
• доступная цена;
• устойчивая дуга;
• эффективное охлаждение.

Недостатки:

• низкая производительность.

Зубр ЗТС-250

Трансформатор мощностью 14 кВА с диапазоном сварочного тока от 60 до 250 А. Работает с электродами от 2 до 5 мм.

Аппарат весом 24,5 кг оснащен двумя колесиками и ручкой.

Достоинства:

• низкая цена;
• надежность и неприхотливость;
• компактность и маневренность;
• удобство эксплуатации;
• высокая мощность.

Недостатки:

• небольшая продолжительность беспрерывной работы.

Telwin Nordika 2160

Компактный бытовой прибор весом 17,4 кг, мощностью 2,5 кВА. Работает от сети (220 В) сварочным током 55-160 А.

Для удобства перемещения имеет колеса и удобную ручку.

Достоинства:

• простота и надежность;
• механический регулятор тока;
• небольшие габариты;
• легкий вес;
• наличие термостатической защиты.

Недостатки:

• малая мощность.

Helvi UTIL 166N

Бытовой трансформатор мощностью 3,2 кВА итальянского производства. Весит всего 15,8 кг. Работает с электродами от 1,6 до 3,25 мм от сети 220 В. Оснащен защитой от перегрева.

Преимущества:

• легкость и компактность;
• высокое качество сборки;
• плавная регулировка тока;
• защита от перегрева;

К недостаткам относят короткие провода в комплекте устройства.

Сорокин, 80-250А

Идеальный трансформатор бытового назначения для начинающих сварщиков. Отличается простотой управления, надежностью и долговечностью.

Диаметр используемых электродов 2,5-5 мм. Потребляемая мощность — 10 кВт.

Защита от перегрева — можно варить без длительных перерывов. Вес прибора 23 кг благодаря легкому пластиковому корпусу.

Колеса и две удобные ручки облегчают передвижение устройства.

Агрегат может работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.

Преимущества:

• простое управление;
• высокая производительность;
• защита от перегрева.
• простота и надежность.

К недостаткам относят короткие провода в комплекте устройства.