Какой тип источников питания предназначен для сварки на переменном токе

Обновлено: 18.04.2024

Источники питания переменного тока для дуговой сварки

При дуговой сварке применяют переменный и постоянный ток и в соответствии с этим разнообразные источники питания: для переменного тока — сварочные трансформаторы, для постоянного тока — сварочные агрегаты, преобразователи и выпрямители.

Наиболее распространенным источником питания при ручной дуговой варке являются сварочные трансформаторы.

Падающая внешняя характеристика сварочных трансформаторов достигается включением в сварочную цепь реактора (регулятора), обладающего достаточным индуктивным сопротивлением. Реакторы выполняются в виде отдельных агрегатов или в комбинации с трансформатором, имеющем общий сердечник (рис. 18.40). Первичные обмотки трансформаторов изготавливают из голой меди на стандартное напряжение 220 и 3S0 В или с переключателями витков на 220/380 В.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис 18. 40. Соединения трансформатора и регулятора:
1 — сеть; 2 — трансформатор; 3 — емкостный фильтр; 4 — регулятор; 5 — электрододержатель; 6,7 — свариваемые изделия

Промышленностью выпускаются несколько типов сварочных трансформаторов.

Сварочные трансформаторы типа ТСП. Переносные однопостовые трансформаторы, выпускаемые в двух исполнениях, предназначены для питания дуги при ручной дуговой сварке.

Трансформатор ТСП-1 имеет повышенную индуктивность рассеяния, необходимую для получения падающей внешней характеристики. Первичная и вторичная обмотки расположены надвухстержневом магнитопроводе, причем первичная обмотка имеется только на одном стержне. Особенностью трансформатора является то, что он не имеет подвижных частей в магнитопроводе. Регулировка сварочного тока производится переключением витков вторичной обмотки. Охлаждение трансформатора — естественное, воздушное.

Трансформатор ТСП-2 выполнен с подвижными катушками, поэтому регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Оба трансформатора имеют однокорпусную конструкцию.

Сварочные трансформаторы типа ТС имеют большую мощность, но также являются однопо-стовыми. Сердечники трансформаторов стержневого типа. Катушки первичной обмотки неподвижны, а вторичной обмотки могут перемешаться с помощью ходового винта. Рукоятка этого винта выведена на крышку кожуха. Там же расположена шкала силы тока.

Сварочные трансформаторы типа СТЭ. Одно-постовые трансформаторы этого типа являются наиболее распространенными. Благодаря последовательно включенным регуляторам (реакторам) трансформаторы имеют падающие характеристики. Они имеют двухкорпусное исполнение и состоят из собственного однофазного понизительного трансформатора и регулятора, служащего для плавного регулирования силы сварочного тока и создания падающей характеристики. Регулятор, имеющий небольшую относительную массу, может легко перемещаться сварщиком, что обеспечивает удобство эксплуатации. Регулятор имеет одну обмотку из голой меди прямоугольного сечения.

Он снабжен механическим токоуказателем, шкала которого проградуирована в амперах, обеспечивающим погрешность показаний в пределах ±10%. Конструкция кожухов обеспечивает защиту от осадков, поэтому трансформаторы могут работать и на открытом воздухе.

Сварочный трансформатор ТД-500. Однопос-товой сварочный трансформатор предназначен для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов переменным током частотой 50 Гц.

У него два диапазона регулирования тока. Для диапазона малых токов (85—240 А) напряжение холостого хода увеличено до 76 В, что обеспечивает хорошее зажигание и стабильное горение дуги при сварке электродами диаметром 3—5 мм. Обмотки трансформатора выполнены с теплостойкой и влагостойкой изоляцией. Трансформатор-регулятор собирается на общем магнито-проводе.

Подъем (увеличение сварочного тока) и опускание пакета (уменьшение сварочного тока) осуществляются электродвигателем мощностью 0,25 кВт через систему передач, которая включается двумя магнитными пускателями, управляемыми двумя пусковыми импульсными кнопками. Точная регулировка силы тока должна производиться по амперметру пульта управления автомата.

Сварочные трансформаторы ТДФ-1001 и ТДФ-1601 являются более мощными однопостовыми трансформаторами, предназначены для питания дуги однофазным переменным током частотой 50 Гц при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом. Регулирование тока осуществляется подмагничиванием магнитного шунта. Схема управления обеспечивает стабилизацию сварочного режима.

Источники питания для сварки

Основная задача источников питания сварочной дуги — это получение электрического тока, по своим характеристикам подходящего для выполнения сварочных работ, путём преобразования тока промышленной частоты.

Использовать на прямую из сети напряжение у нас не получится, в связи с тем, что ток у нас в сети переменный и маленький по величине, а напряжение большое. За частую необходим постоянный ток с возможностью выбора полярности. Для таких целей и необходим источник питания сварочной дуги.

Основные требования

На сегодняшний день все источники питания должны соответствовать следующим основным требованиям:

иметь в наличии плавную регулировку режимов сварки во всём диапазоне;
иметь в наличии приборы для контроля режимов сварки;
обеспечивать стабильное горение дуги;
иметь высокие динамические характеристики;
соответствовать основным требованиям по электробезопасности.

Наличие плавной регулировки и приборов контроля, обеспечивает точную настройку необходимых режимов сварки.

Динамические свойства сварочного аппарата определяются временем восстановления напряжения холостого хода после короткого замыкания в процессе сварки. Чем быстрее восстанавливается напряжение, тем лучше его динамические характеристики. Восстановление не должно превышать 0,05с.

Для повышения стабильности горения дуги дополнительно могут применяться осцилляторы. Они преобразующие низкое напряжение промышленной частоты в импульсы высокого напряжения и высокой частоты. Наложение этих импульсов на дуговой промежуток повышает устойчивость горения дуги.

Классификация источников питания сварочной дуги

Источники питания сварочной дуги имеют множество классификаций, а именно:

по напряжению питающей сети:

однофазные (220В);
трёхфазные (380В).

по внешней статической характеристики:

падающие;
жёсткие;
штыковые.

по числу питаемых постов:

однопостовые;
многопостовые.

по роду тока:

переменный;
постоянный.

Виды источников питания

К источнику питания с переменным тока относят сварочный трансформатор.

К источникам питания с постоянным током относят преобразователи, выпрямители, сварочные агрегаты и инверторы.

Трансформатор

На сегодняшний день это самый простой источник питания сварочной дуги который выдаёт на выходе только переменный ток.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется за счёт изменения зазора в катушке дросселя или между обмотками. Ступенчатое — за счёт переключения числа витков первичной и вторичной обмотки.

Трансформаторы очень просты, что даёт возможность изготовить его самостоятельно. В настоящее время трансформаторы не актуально.Это связано с тем, что постоянный ток не даёт стабильного горения дуги, а применение его при сварке нержавеющих сталей невозможно.

Выпрямитель

Преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный, необходимый для сварки.

Выпрямители бывают однофазные и трехфазные, стационарные или мобильные. Иметь возможность изменять вольт-амперную характеристику на жёсткую или падающую, а также полярность при сварке.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется блоком управления, а ступенчатое за счёт переключения обмоток.

Массовое применение их на производстве говорит о их универсальности и производительности. Высокое КПД и возможность применения при сварки различных металлов делает их одними из популярнейших источников питания.

Преобразователь

Работа преобразователя заключается в преобразовании переменного ток сети в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения вала генератора механическая энергия преобразовывается в электрическую энергию постоянного тока.

Большим плюсом является нечувствительность к перепадам напряжения, поэтому на выходе получается постоянный ток имеющий стабильными ВАХ.

Из-за большой массы, практически всегда их делают стационарными. Минусом является низкое КПД и большой износ движущихся деталей.

На данный момент преобразователи утратили свою актуальность.

Инвертор

Принцип действия этих устройств заключается в преобразовании переменного тока сети в постоянный. Далее постоянный ток опять преобразуется в переменный, но только высокой частоты. После этого переменный ток подаётся на высокочастотный сварочный трансформатор который понижает напряжение и преобразует переменный ток в постоянный.

Инверторы на сегодняшний день одни из самых популярных источников питания сварочной дуги. Это обусловлено рядом преимуществ:

постоянный ток с плавным регулированием;
доступная цена;
стабильное горение сварочной дуги и её лёгкое зажигание;
малые габаритные размеры;
малое энергопотребление
малый вес.

Всё это делает инверторные источники питания незаменимыми в быту, а также на больших предприятиях.

Постоянный и переменный ток при сварке: в чём отличия и особенности

Для многих, кто не является опытным сварщиком, может быть странно слышать обо всех типах сварки, и в частности о типах сварочного тока. Но опытные сварщики знают, что постоянный и переменный ток при сварке часто применяют. И это не просто так. Все типы сварки применимы, но у них есть свои различия и правильное применение.

Постоянный ток при сварке использует одну полярность, которая может быть отрицательной или положительной. Переменный сварочный ток не имеет полярности, а на временном отрезке способен менять своё направление и величину. Оба типа сварки имеют определенные преимущества, а для производства каждого из них требуется разное оборудование.

Преимущества и недостатки постоянного и переменного тока при сварке

Как выше уже говорилось, при использовании постоянного и переменного тока при сварке, есть свои особенности. Давайте рассмотрим их подробнее.

Чаще всего используют сварку постоянным током, так как она решает большинство вопросов связанных со сваркой металла в домашних условиях. По сравнению со сваркой переменным током, постоянный ток имеет более стабильное горение сварочной дуги. Происходит меньшее разбрызгивания металла при сварке. При сварке переменным током, сварные швы получаются намного качественнее, что создаёт более прочное соединение, чем сварка переменным током.

К сожалению, сварка постоянным током не подходит для сварки алюминия, так как она не может разрушать окисную плёнку. Кроме того, когда дело доходит до покупки сварочного аппарата, оборудование постоянного тока стоит дороже. Это связано с тем, что для преобразования постоянного сварочного тока требуется трансформатор.

Преимущество переменного сварочного тока в том, что он способен разрушать окисную плёнку алюминия. Поэтому часто сварку алюминия проводят на переменном токе. При переменном токе дуга более устойчива при сварке магнитных материалов.

Поскольку сварка переменным током не требует внутреннего трансформатора, такое сварочное оборудование намного дешевле. Такое оборудование является лучшим вариантом для начинающих сварщиков.

К недостаткам сварки переменным током, можно отнести нестабильное горение дуги. Может происходить периодический обрыв дуги, что очень мешает проводить сварочные работы неопытному сварщику. Также к недостаткам стоит отнести большое разбрызгивание расплавленного металла.

Сварка переменным и постоянным током электродами

Сварка постоянным током, как правило, является предпочтительным вариантом для большинства сварщиков. Так как большинство из них используют сварочные инверторы для ручной дуговой сварки. Однако сварка переменным и постоянным током подойдёт для большинства электродов. Это электроды марки: АНО – 21, МР – 3, ОЗС – 4 и другие.

Другим фактором, который следует учитывать, является мощность, потребляемая оборудованием. Сварочные аппараты переменного тока более универсальны, поскольку их можно использовать на розетках напряжением до 110 вольт.

Оборудование выдаваемое постоянный сварочный тока требуют большей мощности. Поэтому в сети должно быть 210 — 250 вольт.

Сам процесс сварки ничем не отличается. Единственное, при сварке электродами на переменном токе, у новичка могут быть проблемы с зажиганием и горением дуги.

Четыре вида источников питания электрической дуги при сварке

Источники питания для сварки представляют собой различные преобразователи тока промышленной частоты либо генераторы, самостоятельно вырабатывающие электроэнергию необходимых параметров.

По причине того, что для электродуговой сварки требуются особые параметры питающего тока и напряжения (приводя усредненный пример — напряжение низкое, а ток очень большой), стандартное напряжение бытовой или промышленной сети требуется, как минимум, понизить.

Как максимум — привести рабочие характеристики питания в соответствие с заданной потребностью. Поэтому к источникам питания сварочной дуги выдвигаются особые требования.

Основные требования

Источник питания для сварочных работ любого вида и класса должен удовлетворять следующим ключевым характеристикам:

обеспечивать легкость зажигание дуги;
поддерживать стабильное горение;
контролировать верхний порог тока короткого замыкания;
обладать хорошей динамикой;
соответствовать требованиям по электробезопасности.

Под динамикой в данном случае понимается скорость восстановления напряжения от момента контакта электрода с массой (возникновения короткого замыкания) до вспыхивания дуги, то есть образования электрического пробоя воздуха.

Дуга вспыхивает при напряжении около 20 В. Время от момента короткого замыкания до вспышки дуги у хорошего источника питания должно составлять не более 0,05 секунды. Чем оно меньше, тем динамика выше.

Эти требования предъявляются ко всем без исключения устройствам. Им должен соответствовать даже самодельный сварочный аппарат, собранный для ручной дуговой сварки из блока питания компьютера.

Кстати, из последнего собрать устройство для домашнего применения не так уж сложно. Импульсный блок питания как раз и предназначен для понижения сетевого напряжения. Но варить можно будет только тонкий металл.

Принципы классификация

Источники питания сварочной дуги классифицируются по многим градациям. В их числе:

по предназначению — для ручной сварки, сварки под флюсом или в среде защитного газа (например, аргонодуговой);
по числу сварочных постов, которые можно подключить единовременно;
по способности передвигаться — мобильные и стационарные;
по способу производства энергии — преобразователи или производители;
по роду выходного тока;
по ВАХ (вольт-амперная характеритика).

Основными параметрами сварочного аппарата для сварщика являются назначение данного конкретного агрегата и сварочный ток, который он выдает. Во многих случаях ключевым требованиям является подбор нужной вольт-амперной характеристики (ВАХ).

Так, например, для сварки в среде защитных газов требуются устройства с жесткой характеристикой, варящие постоянным током. Для ручной и полуавтоматической сварки под флюсом применяются аппараты переменного и постоянного тока с падающей характеристикой.

Некоторые современные источники питания сварочной дуги универсальны: имеют много режимов работы, в том числе позволяют менять род сварочного тока и изменять его ВАХ.

Четыре вида преобразователей

Основное различие между источниками питания сварочной дуги, определяющее их технические характеристики, массу, габариты и сферу применения — это различия по принципу преобразования электротока.

Существуют следующие виды источников:

трансформаторы;
выпрямители;
преобразователи;
инверторы.

Особняком стоят генераторы, так называемые агрегаты. Эти машины — не вторичные, а первичные источники энергии, они не преобразуют тем или иным способом питание от городской или промышленной сети, а вырабатывают его сами.

Как правило, агрегаты строятся на базе двигателя внутреннего сгорания — бензинового или дизельного. Первые — дешевле, вторые имеют большую мощность и моторесурс.

Трансформатор

Это самый простой тип сварочного аппарата. Основой ему служит дроссель — реактивная катушка индуктивности.

Простой понижающий трансформатор понижает вольтаж сети до величины холостого хода — 60…80 В. В дальнейшем при работе поддерживается напряжение сварки в 20 В.

Трансформатор варит только переменным током. Его достоинство состоит в простоте конструкции (можно изготовить своими руками, рассчитав число витков обеих намоток).

Он имеет высокий КПД, сравнительно небольшой расход энергии, отличается надежностью в сочетании с ремонтопригодностью. Трансформаторный источник питания дуги бесшумно работает, относительно немного стоит.

Но использование для сварки переменного тока имеет и определенные недостатки. У такого источника питания сварочной дуги большие габариты и очень большая масса.

Дуга горит нестабильно, и сильно зависит от скачков питающего напряжения. Возникает необходимости в использовании специальных покрытых электродов. Перечень металлов и сплавов, которые можно варить переменным током (в основном это низкоуглеродистые стали), ограничен.

Как следует из названия, это устройство, выпрямляющее переменный ток, то есть преобразующее его в постоянный. Для этого используются полупроводниковые элементы на основе селена либо кремния.

Выпрямители могут быть однофазные и трехфазные, стационарные или мобильные, иметь любую вольт-амперную характеристику — либо жестко заданную производителем, либо изменяемую пользователем согласно его нуждам.

У выпрямителей есть много достоинств. Это бесшумная работа, высокий КПД (выше, чем у трансформаторов), широкий диапазон использования (можно варить любые металлы и сплавы). У такого источника питания малые потери на холостом ходу, сравнительно небольшие габариты и вес и малое потребление энергии.

Недостатков у них немного, но, к сожалению, они довольно существенные. Выпрямители, как источники питания сварочной дуги, очень сильно нагреваются во время рабочего процесса, поэтому нуждаются в хорошей системе охлаждения, за которой надо тщательно следить.

Кроме того, они очень чувствительны к скачкам напряжения, не любят пыли, которая может вывести из строя систему охлаждения, и достаточно дороги.

Преобразователи

Преобразователь — устройство, механическим способом превращающее переменный ток в постоянный. По сути своей это электродвигатель, который вращает вал генератора постоянного тока. Когда-то это были первые устройства, способные производить сварку постоянным током.

По похожему принципу работают и генераторы, питающиеся от бензинового или дизельного мотора.

Несмотря на кажущуюся нелогичность конструкции, преобразователи также имеют свои плюсы и минусы. Основное их достоинство в том, что эти аппараты нечувствительны к перепадам напряжения — ток на выходе всегда имеет стабильную характеристику.

Кроме того, они могут выдавать очень большой ток — 300, 500, некоторые модели 1000 А. В некоторых видах работ, например, при сварке толстых металлических плит, это принципиально.

Их недостатки заключаются в большой массе (до 500 кг), а также в необходимости регулярного ТО из-за наличия вращающихся с высокой скоростью деталей. КПД преобразователей невысок из-за трат энергии на раскрутку вала двигателя.

Инверторы

Инверторы — особый класс источников питания сварочной дуги. Это сварочные аппараты, которые оптимально подходят для бытовых нужд.

Благодаря малым размерам и удобству в обращении они активно используются там, где нужна мобильность, а также есть ограничения по мощности, которую можно взять от сети.

Большинство инверторных источников питания сварочной дуги можно включать в обычную розетку, не боясь перегруза сети.

Принцип действия этих устройств заключается в инверсии — зеркальном превращении одного состояния энергии в другое. Инверторный аппарат осуществляет сварку переменным током высокой частоты, который он получает из постоянного тока, а его, в свою очередь — из промышленного переменного.

Инверсия позволяет увеличить частоту тока в 1000 раз — до 50 кГц. За счет этого удалось добиться существенного снижения размеров и веса аппарата.

Благодаря некоторым инверторным источникам питания сварочной дуги можно производить сварку и постоянным, и переменным током, в зависимости от режима.

К их достоинствам, кроме габаритов, относится малое энергопотребление, высокий уровень безопасности, плавная регулировка выходного тока и малое разбрызгивание расплава при сварке.

Список недостатков невелик. Аппарат нуждается в тщательном уходе и защите от пыли, не любит морозов, и не очень дешев в ремонте. Инвертор можно назвать оптимальным аппаратом для ручной сварки.

Читайте также: