Принцип роботи зварювального трансформатора і чим він відрізняється від інвертора
Електрозварювання з'єднують між собою металеві елементи вже близько 150 років. Спосіб не втрачає актуальності і до сьогодні. А зварювальний трансформатор є класичним обладнанням для цього методу. І хоча його неухильно витісняють більш функціональні та недорогі інвертори, дещо застарілий агрегат залишається в честі у зварювальників старого гарту. Розглянемо пристрій трансформатора та визначимо, чим він відрізняється від інвертора.
Що таке зварювальний трансформатор
Вперше шматки металу між собою за допомогою електрики поєднав російський інженер Микола Бенардос у 1882 році. І запатентував цей спосіб у всьому світі під назвою «електрогефест». Згодом метод неодноразово доопрацьовувався, обладнання вдосконалилося, а термін спростився до електрозварювання.
Зварювальний трансформатор – це прилад, який перетворює змінний струм, забезпечуючи оптимальний рівень зварювання металів. Для цього він знижує напругу в мережі як від 220 В, так і 380 до необхідних 60-75 В. Призначення апарату - ручне дугове зварювання за допомогою електродів. Розглянемо, навіщо служить зварювальний трансформатор і які у нього переваги.
Агрегат дуже широко застосовується повсюдно. Ця сфера охоплює як використання для побутових потреб, так і промислове експлуатування. Для роботи на виробництві потрібно опанувати спеціальність. Тому що технології та способи зварювання сильно відрізняються через складність оброблюваних механізмів та вузлів.
Тому зварювальнику доводиться знати все про характеристики металів. Вміти робити різні шви і знати, у якому разі використовувати кожен з них. У побутових цілях трансформатор може легко користуватися і новачок, без спеціалізованих знань. Для отримання досить якісного шва потрібно лише трохи практики.
Переваги зварювального трансформатора:
- Велика потужність.
- Здатність зварити метали великої товщини.
- Дуже тривалий термін експлуатації.
- Простота у використанні.
- Невибагливість у зберіганні.
- Легкий ремонт.
- Низька ціна як на сам агрегат, так і його запчастини.
З недоліків можна виділити велику вагу та габарити. Щоправда це стосується лише промислових екземплярів. Апарати для домашнього використання дуже компактні і важать не надто багато. В обох варіантів бувають проблеми в запаленні, також нестабільне горіння дуги.
Новачки відзначають незручність регулювання сили струму. У трансформатора відсутні перемикачі та кнопки для цієї мети. Необхідно самостійно змінювати або величину індуктивного опору, або вторинне напруження холостого ходу. А для цього потрібний досвід.
Встановити трансформатор
Розглянемо, із чого складається зварювальний трансформатор. Затребуваним агрегат робить його простота. Це відображається в його обслуговуванні та необтяжливому ремонті. Адже апарат складається з двох нескладних вузлів.
Перший необхідний зниження напруги, що йде від мережі. Причому можна включати прилад джерело живлення, як в 220 В, так і 380. Через останню особливості трансформаторний вузол може бути в першому випадку однофазним. А якщо необхідно перетворити напругу 380 В, то двофазним або трифазним.
Одна фаза складається з сердечника та двох обмоток. Трифазний трансформатор містить усередині три однофазні. Двофазний – лише два звичайні, але такі прилади велика рідкість. А для керування служить регулювальний вузол.
Його роль часто грає найпростіший дросель насичення. Щоб підняти силу струму і тим самим знизити напругу, потрібно змінити зазор магнітопроводу у цієї деталі. І для зручності роботи для цієї операції на корпус виводять спеціальну ручку. Таку найпростішу конструкцію умільці часто збирають самостійно.
У заводському виконанні до першої обмотки додають напівпровідниковий регулятор на основі тиристорів. Другу обмотку підключають до випрямного мосту. Тим самим забезпечуючи два рівні напруги. Охолодження обох варіантів встановлюється примусове.
Стандартна комплектація зварювального апарату:
- Магнітопровід.
- Сердечник.
- Первинна обмотка.
- Вторинна обмотка.
- Тиристорний регулятор.
- Імпульсний стабілізатор.
- Конденсатори.
- Регулювальний гвинт з рукояткою для обертання.
- Захисна система підвісів.
- Клеми для дротів.
- Корпус.
Для більшої ефективності та зручності при користуванні приладом додається вентилятор. Примусове охолодження підвищує час безперервної роботи апарату. Для захисту від навантаження встановлюють автоматичний вимикач. Для кращої функціональності монтують кілька вторинних обмоток.
Найпростіша схема виконання є запорукою надійної роботи. Агрегати дуже рідко виходять із ладу. А якщо це відбувається, то ремонт їх нескладний. Замінити недорогі деталі може будь-яка людина. У тому числі без спеціальних знань.
Як працює прилад
Більшість зварювальних апаратів перетворює постійний струм на змінний. Це необхідно для запалення дуги. Трансформатор дозволяє працювати з постійним струмом. Тому залишається лише адаптувати електричний струм під необхідні умови.
Принцип дії зварювального трансформатора ґрунтується на звичайних фізичних процесах. Спочатку подається струм на першу котушку. І вона створює магнітне поле. В результаті завдяки електрорушійній силі (ЕРС) електрони отримують спрямований рух.
Струм, рухаючись по спіралі першої котушки, через сердечник доходить до вторинної обмотки. А оскільки витків на ній менше, то вихідна напруга знижується. Цією роботою займається трансформаторний вузол.
Щоб відрегулювати силу струму, необхідно змінити відстань між обмотками. Наближення вторинної спіралі із дроту до першої котушки підвищує силу струму. Бувають трансформатори з іншою конфігурацією. Вторинна обмотка закріплена наглухо, а рухомим роблять сердечник.
Поки електрод зварює метал, агрегат перебуває під навантаженням. Після закінчення роботи над швом апарат відразу переходить у холостий режим. Причому на вторинній обмотці зберігається напруга. Адже ЕРС наводиться магнітним потоком.
Величина напруги холостого ходу зварювального трансформатора від 48 до 70 вважається безпечною. Все, що не входить у ці рамки, вже несе загрозу життю. Тому в найпростіший електричний ланцюг необхідно вбудувати обмежувач. Він автоматично знижуватиме напругу відразу після загасання дуги. Також необхідно забезпечити надійне заземлення корпусу приладу під час роботи.
Корисне відео
Класифікація за ознаками
Зазвичай агрегати ділять на 3 види. За принципом роботи зварювального трансформатора. Точніше, його керуючого вузла. Вирізняють прилади амплітудного регулювання з нормальним або збільшеним розсіюванням. Перший варіант містить дросель. Другий складніший, оскільки має, крім реактивної обмотки, стабілізатор напруги та конденсатори.
У третьому вигляді силу струму регулюють тиристори. Іноді в такі прилади вбудовують ще один трансформатор для підживлення. Вона необхідна стійкості горіння дуги. Або цю роль перебирає імпульсний стабілізатор.
В іншому всі види зварювальних трансформаторів можна класифікувати за такими ознаками:
- Напруга в мережі. Побутові прилади працюють від лінії 220 В. Промислові запитуються від трифазної мережі 380 В. Випускають і комбіновані варіанти агрегатів.
- Функціональність. Безпосередньо залежить від сили струму. Понад 300 А здатні генерувати лише промислові трансформатори. Якщо сила струму нижча, то агрегат не впорається з товстим металом.
- Кількість робочих постів. Цей показник визначає, скільки зварювальних кабелів можна підключити до апарату. Існують багатопостові агрегати, що дозволяють працювати одночасно шести зварювальникам.
- Спосіб регулювання. Він залежить від складу керуючого вузла.
Зважаючи на сказане, можна сформулювати рекомендації щодо вибору зварювального трансформатора для побутових потреб. Для будинку підійде однофазний прилад із регулюючим дроселем насичення. Однопостовий агрегат краще підібрати з вихідною силою струму не менше 300 А. Це знадобиться, якщо доведеться працювати з товстим металом.
Чим відрізняється трансформатор від інвертора
Сучасний зварювальний апарат підключається до мережі змінного струму. Потім він перетворює його на постійний. А після цього інвертує назад у змінний. Така складність потрібна, щоб одержати на виході частоту 50-80 кГц замість звичайних 50 Гц.
Але це ще не все. У процесі перетворення напруга знижується до 90 вольт. Деякі прилади можуть знизити його і до 30 В. Завдяки цьому сила струму може досягти позначки 500 ампер. А на виході прилад знову випрямляє напругу, і робота ведеться на постійному струмі як багатотисячна пульсація.
Така операція можлива завдяки складності пристрою. Крім понижуючого трансформатора, прилад укомплектований різними фільтрами та модуляторами. У нього встановлені кулери охолодження, а також всілякі регулятори та датчики.
Але при всій складності схеми вона дозволяє зменшити розміри трансформатора і значно скоротити як габарити приладу, так і його вагу. До того ж електрична дуга не втрачає стабільності, а метал добре плавиться та утворює рівний шов.
Додаткові переваги інвертора перед трансформатором:
- Споживання електроенергії значно скорочено.
- Хороша продуктивність за меншої потужності.
- Регулювання сили струму дозволяє зварювати не тільки тонкі, але і товсті метали.
- Можливість роботи з легованими сталями, міддю та алюмінієм.
- ККД залишається незмінним тривалий час при безперервній роботі.
А головним мінусом є висока ціна на інвертори. До того ж прилад дуже примхливий. Відразу ж реагує зниження температури навколишнього середовища. А через складність комплектації важко ремонт, який також перетворюється на дороге задоволення.
Корисне відео
Висновок
Зварювальний трансформатор знижує напругу побутової або промислової мережі до 70 вольт. При такому навантаженні стає можливим з'єднання металевих елементів між собою ручним дуговим зварюванням. Під час роботи необхідно використовувати спеціальні електроди.
Трансформатор має незаперечні переваги перед сучасним зварювальним інвертором. Це полягає у простоті пристрою, стабільності в роботі та низькій ціні, як на сам прилад, так і на його комплектуючі. Промислові трифазні моделі якісно зварюють між собою навіть найтовстіший метал.
При виборі приладу для побутових потреб потрібно звернути увагу на його фазність і спосіб керування, а також на максимальну генерацію струму. Купувати для дому краще однофазний пристрій з регуляцією або на дроселі, або на тиристорах. Сила струму має бути не менше 300 А.
