Коэффициент мощности сварочного аппарата
Обновлено: 30.04.2024
Коэффициент мощности (КМ) сварочного аппарата и cos φ. Часть 2
Хорошо известно, что у импульсных источников питания с так называемым бестрансформаторным входом (к ним относятся и сварочные инверторы) коэффициент мощности (КМ или power factor — PF) обычно не лучше 0,6-0,7 из-за значительных искажений формы потребляемого тока. Из-за такой специфики входа получение лучшего PF невозможно без применения корректора коэффициента мощности (PFC):
- или пассивного — это по сути дополнительный фильтр на входе с очень массивным низкочастотным (НЧ) дросселем, сглаживающий форму потребляемого тока,
- или активного — тогда это фактически ещё один силовой блок перед основным инвертором, мало уступающий ему по сложности и стоимости.
PFC не имеет ничего общего с cos φ, PFC выполняет функцию поддержания импульса тока в виде синусоиды.
- Пассивный PFC позволяет поднять PF примерно до 0,85-0,9, но только для определённой потребляемой мощности, обычно ближе к максимальной, а на меньшей неэффективен. Иногда используется для обесечения работы инвертора от бензогенератора, о чём обязательно упоминается в документации.
- Активный PFC гораздо более эффективен, значительно расширяет диапазон допустимых колебаний сети и является настолько серьёзной функцией, что при ее наличиии производители не то что не умалчивают, а пишут на видном месте крупным шрифтом.
Есть много производителей инверторов, которые для своих моделей (обычно бытового назначения, но не только) на токи 120-160А с питанием от однофазной сети 220В заявляют коэффициент мощности 0,92 — 0,98 , а то и 0,99. При этом производители нигде не упоминают о применении PFC, впрочем, и так известно и вскрытия это подтверждают, что его там нет и в помине, да и при такой цене не может быть.
1) пишут только коэффициент мощности (КМ) = 0,92 — 0,99;
2) пишут только cos φ = 0,92 — 0,99;
3) пишут и cos φ = 0,92 — 0,99 и КМ = 0,6 — 0,7.
Рассмотрим коэффициенты мощности инверторов разных производителей с питанием от однофазной сети 220В на токи до 160-180А, в основном ручной дуговой сварки, обычно бытового назначения (но не только), из ценового диапазона в основном до 400-450 евро
Для начала, откуда вообще взялся этот cos φ. Если нагрузка содержит реактивность, ток и напряжение имеют синусоидальную форму, но сдвинуты по фазе на некий угол φ, вот коэффициент мощности такой нагрузки численно равен cos φ (о чем мы писали ранее в Части 1).
Обращу внимание, речь идет именно о синусоидальных токе и напряжении, так как сдвиг фазы на некий угол бывает только между синусоидами и только одинаковой частоты.
Инверторный сварочный источник для сети представляет собой очень нелинейную нагрузку, он потребляет из сети ток короткими импульсами колоколообразной формы только в моменты, когда синусоида сетевого напряжения проходит через свой максимум. Большую часть периода ток вообще не потребляется, то есть форма потребляемого тока очень сильно отличается от синусоиды, при этом КМ равен отношению первой гармоники тока к полному току, сумме всех гармоник. Это означает, что чем больше форма тока отличается от синусоиды, тем меньше КМ, а, например, упоминаемый реальный КМ = 0,6 означает, что первая гармоника тока составляет только 0,6 от полного тока.
Возвращаясь к различиям КМ и cos φ — весьма часто приводят не КМ, а именно cos φ. Угол φ может быть только между синусоидами одной частоты. Синусоида напряжения у нас есть, но вместо синусоиды тока у нас упомянутые выше импульсы, так где же φ? Ответ простой: единственный φ, который тут можно хоть как-то упоминать — это сдвиг фазы между напряжением и первой гармоникой тока. Другие гармоники тоже синусоиды, но у них другая частота.
Такой cos φ, привязанный только к первой гармонике тока, обладает совершенно замечательным свойством. Гармоника всегда есть идеальная синусоида по определению как теоретический конструкт, совершенно независимо от того, насколько сильно искажена форма тока. А поскольку импульс тока всегда привязан к максимуму синусоиды напряжения, то и сдвиг фазы между напряжением и первой гармоникой будет всегда минимальный, и тоже почти независимый от искажений. А это значит, что такой cos φ всегда будет почти 0,99 и практически никак не связан с реальным КМ. Вот у нас например реальный КМ = 0,6, и пусть при этом такой синтетический cos φ = 0,99. Теперь допустим ещё больше исказилась форма тока и стал КМ = 0,3 — что будет с таким cos φ? Да ничего, какой был, такой и останется, может, уменьшится до 0,96.
Например, для пересчёта кВт в кВА чем пользоваться, cos φ или КМ? Ясное дело — КМ. А зачем тогда вообще приводят этот бесполезный и практически ничего не означающий cos φ? Думаю, в основном из-за рекламно-спортивной красивости девятки после запятой.
Иногда пишут: «cos φ = 0,9-0,99» – это, как бы, свойство инвертора, поскольку цитата: «ток и напряжение находятся в фазе и угол φ примерно равен 0». Хотел бы ещё раз обратить ваше внимание, что cos φ изначально это всего лишь тот же КМ применительно к цепям с линейной реактивностью, что к инвертору как нагрузке сильно нелинейной не имеет никакого отношения.
И в завершение, приведу научно-популярное определение «инвертирования», как поэтапное преобразование энергии:
- этап. Выпрямление питающего сетевого напряжения переменного тока на входном выпрямителе (диодный мост);
- этап. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокочастотное на инверторе;
- этап. Высокочастотное переменное понижается до соответствующего сварочного напряжения в трансформаторе;
- этап. Преобразование переменного напряжения в постоянное на выходном выпрямителе;
- этап. Весь процесс преобразования регулируется за счет обратных связей блоком управления, который обеспечивает необходимые статистические и динамические характеристики сварочного тока.
Мощность, как важная характеристика сварочного аппарата
При приобретении оборудования для электродуговой сварки мощность сварочного аппарата в большинстве случаев является определяющим фактором выбора подходящей модели. От значения этого параметра зависит величина рабочего тока устройства, а также толщина металлических заготовок, с которыми оно способно работать.
Порядок выбора
В сопроводительном документе (паспорте) на каждый конкретный сварочный аппарат фирмой-производителем указывается максимальная мощность, обеспечивающая его работу в режиме пиковых нагрузок. Именно поэтому при её оценке следует ориентироваться на качество напряжения в электросети, к которой подключается данный аппарат.
Порядок выбора подходящего по энергоёмкости инверторного сварочного аппарата, полуавтомата или обычного трансформаторного выпрямителя имеет много схожих черт. Поэтому ознакомимся сначала с общими правилами выбора рабочих агрегатов, при оценке мощности которых обычно руководствуются следующими соображениями:
- для отдельных моделей сварочных аппаратов паспортные данные нередко завышаются производителем на 10-15%. Из этого следует, что при покупке следует выбирать прибор с некоторым запасом по мощности;
- в отсутствии в паспорте графы «мощность» нужно ориентироваться на величину тока, которую аппарат потребляет в режиме максимальной нагрузки (для оценки его мощности это значение умножается на показатель действующего в сети напряжения – 220 или 380 Вольт);
- при покупке сварочного аппарата, не рассчитанного на значительные перегрузки (на длительную эксплуатацию в «тяжёлых» режимах) большая мощность не требуется, в нормальных условиях сварки вполне достаточно прибора с рабочей нагрузкой порядка 120-130 Ампер.
При выборе трансформаторных аппаратов для ручного сваривания следует помнить о том, что со временем это оборудование изнашивается. Причём чем больше мощность и рабочий ток, тем сильнее нагрев сварочного аппарата и его износ.
Выпрямитель
Этот аппарат относится к устройствам трансформаторного типа, работающим по принципу преобразования переменного напряжения в требуемую для сварки постоянную величину.
В отличие от типового преобразовательного прибора при работе с выпрямителем удаётся получать более стабильную дугу с хорошими качественными показателями и лучшими характеристиками. Благодаря этому на нём удаётся варить не только обычные стальные изделия, но и цветные металлы, включая заготовки небольшой толщины. При работе с выпрямителем особого опыта проведения сварочных работ не требуется.
При определении требуемого показателя мощности этого аппарата обычно исходят из значения напряжения электрической дуги (для выпрямителя оно составляет 24 Вольта). Затем эта величина умножается на значение рабочего тока (обычно – 160 Ампер), что в результате даёт так называемую «мощность на дуге».
При необходимости точно оценить энергопотребление приобретаемого прибора в расчёты вводится поправка на непроизводительный нагрев оборудования (показатель полезного действия, равный примерно 0,65-0,7). Для устройств с бестрансформаторным выходом также должен учитываться коэффициент мощности (обычно он равен 0,95…1).
Инвертор
При покупке и выборе такой известной разновидности сварочного оборудования, как инверторный аппарат, также следует обращать внимание на показатель его мощности. При этом обязательно учитывается номинальное значение тока, при котором электронный прибор сможет интенсивно работать длительное время и не перегреваться.
Для обоснования правильности выбора инвертора рассмотрим пример работы с трёхмиллиметровым электродом и величиной рабочей нагрузки, равной 120-ти Ампер. В этом режиме удаётся сваривать металлические заготовки толщиной порядка 3-4 мм.
Из этого следует, что для расширения функциональных возможностей и мощности сварки инвертором желательно обеспечить небольшой запас по токовому параметру (до 160-180 Ампер). Это позволит работать не в предельном (критическом), а в щадящем режиме, что заметно снижает вероятность выхода сварочного аппарата из строя и продлит его работоспособность.
При выборе размера запаса по току важно рассчитать не только величину рабочей нагрузки на сварочный аппарат, но и возможные отклонения питающего напряжения от номинала.
Запас по мощности может потребоваться и в тех случаях, когда длина используемых для подводки тока кабелей превышает 5 метров. При этом критичной считается их протяжённость, достигающая 15-ти метровой отметки.
Полуавтомат
Такой распространённый тип оборудования, как сварочный полуавтомат позволяет работать в широком диапазоне токов и выполнять непростые операции по сварке листовых заготовок и цветных металлов. С помощью сварочного полуавтоматического оборудования удаётся сплавлять сложные в обработке изделия из тонколистового материала, с которыми обычно работают в авторемонтных мастерских.
Эта разновидность сварных аппаратов позволяет варить в защитной среде аргона или углекислого газа, что повышает эффективность и качество сварки за счёт блокирования содержащегося в воздухе кислорода.
Иногда в этих целях используется специальная порошковая проволока, выполняющая функцию присадочного материала и также улучшающая качество сварного шва.
Рабочая мощность полуавтомата выбирается с учётом всех уже рассмотренных ранее факторов, к которым следует добавить особенность этого устройства. Дело в том, что в момент включения полуавтоматического устройства наблюдается импульсный скачок потребляемого тока, что обязательно должно учитываться при оценке приобретаемой техники.
Важно сориентироваться и по стоимости выбираемого сварочного аппарата, которая напрямую связана с показателем его мощности. Однако в случае, когда необходимо работать с тонколистовыми заготовками и цветными металлами с дополнительными издержками при приобретении полуавтомата вполне можно смириться.
При оценке параметра потребляемого агрегатом тока (независимо от модели и класса) специалистами учитывается и такой мало знакомый любителям параметр, как коэффициент мощности сварочного инвертора или любого другого сварочного устройства. Эта величина учитывает реактивный характер нагрузки на сеть при подключении к ней того или иного сварочного аппарата.
Для некоторых из них (инвертора, в частности) преобладают емкостные показатели реактивных потерь, а для трансформаторных схем заметнее проявляются индуктивные составляющие.
В итоге еще раз надо стоит отметить, что мощность любого сварочного агрегата является важнейшим показателем эффективности его работы в различных режимах эксплуатации. Именно поэтому выбору этого параметра должно уделяться повышенное внимание.
Похожие статьи
Вычисление мощности сварочного инвертора
Сварочные инверторы сегодня приобрели большую популярность, постепенно вытеснив трансформаторы и выпрямители. Благодаря небольшим габаритам и приемлемой цене они стали доступны для использования и в загородном хозяйстве и в гараже и в домашних условиях.
При выборе инвертора у непрофессиональных сварщиков может возникнуть вопрос — а на какую же максимальную мощность выбрать сварочный аппарат? В магазинах можно найти большое количество сварочных инверторов с заявленным максимальным током 160А, 190А, 200А, 250А и т.д. Конечно есть соблазн взять сварочник помощнее, с запасом. И тут при выборе надо помнить, где он будет применяться и с какой целью. Например обычная бытовая однофазная сеть 220В рассчитана на ток нагрузки до 16А. На такой ток рассчитаны розетки, вилки, провода, автоматы. То есть максимальная мощность сварочного инвертора при работе в такой сети будет ограничена.
Также важно помнить, что далеко не все наши сети имеют стабильное напряжение 220V. Если в городской черте перепады напряжения обычно незначительны — до ± 15%, что не является проблемой для сварочных инверторов, рассчитанных на отклонения напряжения до 20%, то в садоводствах, деревнях, гаражах просадка может достигать и 25-30% от номинального напряжения. В таком случае большинство инверторов будет работать нестабильно, дугу будет просто не поджечь.
Так как же нам рассчитать потребляемую мощность инвертора?
Для этого необходимо знать несколько характеристик, а именно коэффициент полезного действия (КПД) инвертора, напряжение сварочной дуги, продолжительность включения, коэффициент мощности, значение максимального тока.
КПД сварочных инверторов в среднем составляет 85%.
Продолжительность включения (ПВ) — это характеристика времени непрерывной работы инвертора относительно общего времени его использования. Она обычно рассчитывается в процентах, за 100 % принят цикл 10 мин. В хороших профессиональных инверторах ПВ считается 60 % и выше.
Теперь рассчитаем потребляемую мощность инвертора.
Например, наш сварочный инвертор имеет такие характеристики: максимальный потребляемый ток 160А, выходное напряжение 30V, КПД составляет 0,85, продолжительность включения 60 %.
Умножаем максимальный потребляемый ток на выходное напряжение и коэффициент мощности P= I * U * cosφ = 160 * 30 * 0.7 = 3360 W. Теперь полученный результат разделим на 0,85. 3360/0.85 = 3953 W. Мы получили максимальную мощность инвертора, потребляемую при сварке. Высчитаем среднюю мощность инвертора, умножив максимальную мощность на ПВ — 3953 * 0,6 = 2372 W. Этот показатель и является тем значением, на который надо ориентироваться.
В заключении хотел бы привести таблицу выбора диаметра электродов в зависимости от толщины металла и сварочного тока.
| Толщина металла, мм | Мощность сварочного тока, А | Диаметр электрода, мм |
| 1,5 | 30–50 | 2,0 |
| 2,0 | 45–80 | 2,5 |
| 3,0 | 90–130 | 3,0 |
| 4,0 | 120–160 | 3,0 |
| 5,0 | 130–180 | 4,0 |
| 8,0 | 140–200 | 4,0 |
| 10 | 150–220 | 4,0–5,0 |
| 15 и более | 160–320 | 4,0–6,0 |
Доступно о характеристиках сварочных аппаратов
Выбираете сварочный аппарат и не знаете, что значат все его описанные характеристики, и каково их влияние на показатели работы той или иной модели? В этой статье мы постараемся в доступной форме объяснить смысл различных параметров, и чем они могут быть для вас полезны.
Существуют технические характеристики, которые при выборе модели следует учитывать в первую очередь. Это сила тока и продолжительность включения.
Сила тока
Показатель, характеризующий мощность аппарата. Измеряется в амперах. Чем она больше, тем большим диаметром электродов можно будет варить. А чем больше диаметр используемого электрода, тем выше производительность. Это показывает прямую зависимость между величиной силы тока и работоспособностью аппарата.
Для бытовых нужд, когда предполагаются небольшие объемы периодических сварочных работ вполне достаточно аппарата с силой тока 130-200 Ампер, но приобретая модель для стационарного поста в цеху или мастерской, следите, чтоб этот показатель был не менее 200 Ампер.
Можно примерно рассчитать нужную силу тока, исходя из предполагаемого диаметра электрода, которым вы будете пользоваться. Учитывая тот факт, что на 1 мм сечения электрода необходима сила тока примерно в 40 Ампер, то для сварки 4 мм электродом необходим аппарат с мощностью 160 Ампер.
Не рекомендуется применять электроды максимально возможных диаметров, так как это уменьшает глубину провара шва и снижает его качество. Например, с аппаратом мощностью 160 Ампер, можно работать электродом диаметром до 4 мм, но при этом мощность дуги падает и возрастает вероятность непровара шва. В свою очередь, модель в 260 Ампер, может использовать электроды диаметром до 6,5 мм и потому с таким аппаратом с легкостью применяются 4-миллиметровые электроды без угрозы неполного формирования шва.
Кроме того, сварка разного металла электродом одного диаметра требует различной силы тока. Например, использование электрода диаметром 4 мм для сварки малоуглеродистой стали требует силы тока в 150 Ампер, а для соединения деталей из «нержавейки» — 170 Ампер.
Так же рекомендуется выбирать аппарат с запасом силы тока на 1/3 от предполагаемой величины использования для исключения его работы на максимальной мощности и продления срока амортизации.
Продолжительность включения (ПВ)
Данный показатель характеризует отрезок времени непрерывной работы в 10-минутном периоде при определенной силе тока и температуре внешней среды. Например, показатель ПВ при t=20 С — 80 (45%). Это значит, что данный аппарат, при t=20 С и силе тока в 80 Ампер, способен непрерывно работать без перегрева в течении 4,5 минут и должен иметь перерыв в работе 6,5 минут. Рабочий период необязательно должен быть непрерывным, а может набираться по совокупности в течение 10-минутного интервала.
Практика показывает, что в сварочном процессе 80% рабочего времени занято подготовкой (передвижение детали, смена электродов, зачистка, откол шлака, перемещение самого сварщика относительно детали и т.д.) и только 20% приходится непосредственно на сварку.
Кроме основных характеристик существуют дополнительные показатели, которые помогут сделать выбор между моделями, на первый взгляд, схожими.
Мощность сварочного аппарата
Сварочный аппарат является незаменимым инструментом в любой мастерской. Многообразие конструкций может поставить в тупик мастера-новичка. Аппараты различаются по типу преобразователя, виду тока, параметрам регулятора и по мощности. Одним из ключевых параметров является именно мощность. Чтобы понять, на что она влияет и как определяется, надо рассмотреть основные понятия.
На что влияет?
В первую очередь мощность сварочного аппарата влияет на возможность работы электродами большого диаметра. Это позволяет производить сварку массивных деталей, в том числе листовых материалов толщиной более 3 мм. Кроме того, работа сварочника на пределе мощности приводит к перегреву. После непродолжительной работы маломощный аппарат потребует перерыва для охлаждения. В то же время агрегат, имеющий запас мощности, может длительное время работать без остановки.
С другой стороны, бытовые аппараты ограничены мощностью, которую может отдавать бытовая электросеть 220 вольт. При подключении мощного аппарата в обычную розетку в лучшем случае «выбьет» автомат защиты в электрощитке, в худшем — может оплавиться сама розетка или даже возникнуть пожар. Большинство современных сварочных аппаратов построены по «инверторной схеме». Это означает, что в их схеме переменный ток бытовой электросети сперва преобразуется в постоянный. Для этого используются мощные диоды. Пульсации сглаживаются конденсатором.
В цепи постоянного тока работает электронный регулятор, который управляется специальной схемой. Она контролирует фактический ток в цепи сварки и поддерживает его в установленных пределах. После этого постоянный ток ещё раз преобразуется в переменный («инвертируется»), и уже затем напряжение понижается до необходимого для сварки. На выходе стоят цепи контроля, измеряющие фактический ток в дуге и напряжение на электродах. Кроме того, схема управления может работать с током по особому алгоритму.
Такая конструкция позволяет достичь сразу нескольких целей:
- понижающий трансформатор становится компактнее и легче;
- электронный регулятор может более точно отслеживать и поддерживать параметры сварки;
- использование электронного регулятора позволяет не только регулировать мощность, но и задействовать специальные режимы сварки;
- автоматика регулятора позволяет реализовать такой сервисный режим, как «неприлипание электрода»;
- параметры сварки перестают зависеть от напряжения электросети.
Стандартные параметры
Последний пункт в преимуществах инверторных аппаратов может показаться неочевидным. Проблема в том, что в электросетях стандартные параметры напряжения практически никогда не соблюдаются. Например, бытовые электросети формально рассчитаны на подачу напряжения 220 В. При этом правилами допускается напряжение от 210 до 235 В. Фактически же оно может оказаться как 190 В, так и 250 В.
Маломощный сварочный аппарат может включаться прямо в бытовую розетку. При этом можно не опасаться превышения допустимой потребляемой мощности. Мощный профессиональный аппарат тоже можно запитать от бытовой розетки и нормально работать с ним.
Но при ошибочном превышении фактического тока сварки (например, при работе электродом большого диаметра) может быть превышен предельный ток, допустимый в цепях 220 вольт.
Как определить мощность?
Для того чтобы определить необходимую мощность сварочного аппарата, необходимо знать потребный сварочный ток и коэффициент мощности. Напряжение стабильно горящей дуги для большинства применений мало отличается, и стандартным считается значение 24 В. Величина потребного тока дуги зависит от толщины свариваемого материала, точнее, диаметра электрода. Маломощные аппараты позволяют использовать электроды диаметром до 3 мм — это означает потребный ток 160 А. Аппараты для профессионального применения подразумевают работу с электродами диаметром до 6 мм. Это означает величину тока 220 А.
Второй параметр в расчёте — коэффициент мощности. В электроэнергетике он обычно является синонимом «косинуса фи». Но в случае расчёта мощности сварочного аппарат имеет совершенно иной смысл и вычисляется по определённой формуле. Чтобы узнать коэффициент мощности сварочника, необходимо знать предельно допустимое время его непрерывной работы на максимальном токе и время, необходимое для перерыва на охлаждение. Отношение времени непрерывной сварки к длительности полного цикла (работа + охлаждение) в данном случае называется коэффициент мощности сварочного аппарата.
Для дешёвых бытовых инверторов коэффициент составляет около 0,5. Профессиональные сварочные аппараты имеют коэффициент мощности от 0,6 до 0,75. Промышленные сварочные установки обладают коэффициентом мощности от 0,8 до 0,97. Для определения предельной потребляемой мощности необходимо также знать КПД аппарата. Трансформаторные сварочные агрегаты имеют КПД от 0,9 до 0,98. Аппараты, построенные по инверторной схеме, имеют КПД от 0,7 до 0,85. При этом маломощный бытовой инвертор вряд ли будет иметь КПД выше 0,65.
Кроме того, на КПД влияет длина сварочных проводов. На проводах длиннее 5 метров падение напряжения может достигать 5–10 вольт, что снижает общий КПД аппарата до 0,45.
Потребляемая мощность сварочных аппаратов
Без верного и наиболее точного расчёта потребляемой мощности сварочный аппарат из полнофункционального агрегата превратится в источник проблем. К ним относят выгорание проводки и электрики, повреждение счётчика, возможность возгорания и возникновения пожара.
Сколько киловатт потребляют разные виды?
Потребляемая мощность сварочных аппаратов – величина, приближённо определяемая простым умножением рабочего тока на напряжение сварочной дуги, минус потери на нагрев (с учётом КПД электроники агрегата). Бытовая сеть с одной фазой рассчитана на мощность, превышающую 3 киловатта в непрерывном режиме. Однако мощность более 3,5 кВт не может обеспечиваться непрерывно.
Традиционная схема – сварочный трансформатор – потребляет порядка 10 кВт электроэнергии ежечасно. Этот показатель соответствует прерывистой работе в режиме «минуту варим, минута – перерыв в работе». Старшее поколение технически подкованных людей помнит, как скакало напряжение по всей улице, когда кто-то из соседей занимался сваркой: оно падало во время сварки с 220 до 180-200 вольт.
Но уличные кабели с площадью сечения в 10 мм2 выдержат ток сварочной дуги до сотен ампер, чего не скажешь о межквартирной или внутридомовой проводке. Потери электричества на трансформаторе при электросварке переменным током могут достигать 40%. Соответственно, КПД сварочного трансформатора опускается до 60%, когда сварщик варит много мощных металлоконструкций по несколько часов без перерыва.
Сварочный инвертор, ставший наиболее популярным, вписывается в требования квартирной однофазной линии. Он работает с напряжением сварочной дуги от 25, а не 41 вольт, как сварочный трансформатор. С учётом потерь и КПД импульсных схем, достигающих 90%, ток при 220 вольтах, равный 16 амперам, указанным на предохранителях-автоматах, при напряжении от 25 В достигнет порядка 120 А, минус потери на нагрев силовой электроники и работу охлаждающего вентилятора. Тока в 120 А хватит, чтобы сварить детали толщиной в 4-5 мм, используя электрод со стержнем диаметром в 3-3,2 мм.
Опытный сварщик помнит, что напряжение дуги ниже 20 В может не позволить её зажечь. Либо дуга загорится, но тут же погаснет. Возможно частое «чирканье» – по сути, короткое замыкание: искра приплавляет электрод к детали. Из-за приваривания электрода к свариваемой поверхности его нередко отрывают до нескольких секунд, особенно когда выходную цепь закоротило на большом токе, а электрод слишком толст.
Если напряжения не хватает, а ток близок к максимальному, указанному на регуляторе аппарата, такие замыкания вредны: полупроводниковые силовые элементы быстро нагреваются. Кулер (вентилятор) не успевает охлаждать всю систему, происходит тепловой пробой. Сварочник отправляется на капремонт в сервисный центр.
Как рассчитать потребление?
Расчёт потребления сварочника начинается с напряжения дуги, равное 20 единицам, прибавляемым к сварочному току, умноженному на 4%. Эта формула – константа, и другого пути для импульсной сварки на постоянном токе не существует. Нетрудно прикинуть, что для тока в 120 А пользователь получит 24,8 В. Разделив 220 В на 24,8, получаем 8,87. С учётом потерь порядка 5-10% округляем полученную величину в меньшую сторону – до 8. Ток в 16 А, указанный на автомате, берём не максимальным, а несколько меньшим – 15, и умножаем его на эти 8 единиц. Выходит, что для относительно безопасной сварки с перерывами (10 минут варим, 10-30 минут – перерыв) получили рабочий сварочный ток в 120 А при потребляемой мощности в 3,5 кВт/ч от сети 220 вольт. Пересчёт потребляемых киловатт берётся с расчётом на суммарное фактическое время горения сварочной дуги. Предположим, работа в общем отняла 3 часа – реально же сварщик варил, скажем, час с небольшим.
Если запас мощности инверторного агрегата позволяет (берётся полупрофессиональная модель на сварочный ток в 250-300 А), то можно, выставив 100-120 А на регуляторе, работать непрерывно по нескольку часов. Дело в том, что мощная силовая электроника нагревается меньше – в лучшем случае охлаждаемый радиатор будет тёплый, а не как кипяток, что обеспечит долговечность и надёжность аппарата. Структура полупроводника (силовых диодов и транзисторных ключей) не так быстро теряет оптимальные рабочие параметры. А значит, в преждевременной замене эти детали не нуждаются.
В целях безопасности на корпусе инверторных аппаратов печатается таблица соответствия толщины свариваемой стали диаметру электрода и рабочему току.
Рассчитываем необходимую мощность сварочного агрегата - формулы, последовательность, коэффициенты
Объем мощности инверторного аппарата бывает разный. На показатели влияет мощность самого механизма, а также объем входящего тока. Невзирая на существующие моменты, расход возможно измерить и рассчитать, используя простую формулу.
Учитывайте, что результат может быть неточным, с малой погрешностью. Формула скорее будет полезна во время бытовых действий. Вы сможете не так переживать о квитанциях за электричество.
В нашей статье хотим рассказать, от чего зависит мощность работы инвертора. Вам станет известно, как провести расчет показателя мощности оборудования для сварки при работе дома.
Мы научим вас пониманию того, как экономить при использовании сварочного аппарата.
Введение
А вы задумывались над тем, от чего зависит потребление электричества? Речь идет именно о сварке. Вы удивитесь, но объем зависит не только от того, какую мощность определил производитель.
Да, этот момент играет роль, но он – далеко не основной и не единый. Формула расчета мощности сварочного аппарата зависит от нескольких переменных.
Вот факторы влияния на потребление электричества:
- мощность агрегата;
- диапазон входящего напряжения;
- импульс, который выдает механизм;
- напряжение арки;
- коэффициент полезного действия агрегата;
- период работы механизма.
Базовые факторы, что влияют на конечную цифру расчета, именно такие.
Непрямые причины влияют меньше, но они также присутствуют:
- состояние электрической сети;
- условия работы сварщика;
- характеристики используемого кабеля.
Особенности и нюансы
Нужно помнить о том, что бытовая электрическая сеть далеко не всегда обеспечивает 220В. В 8 случаях из 10 эти показатели снижаются до 180-200 Вольт. Это приводит к тому, что при подключении инвертора снижается напряжение, которое нужно для работы.
Становится труднее произвести необходимые расчеты. Особенно этот момент относится к мощным агрегатам. Цифра будет точной, когда механизм рассчитан на 150-250 Вольт. Чаще всего мощность машины будет сравнима с обычной электрической сетью.
Мы сказали, что на ток влияет не один фактор. Важный из них – это длительность сварочных работ. От нее зависит то, как долго аппарат способен работать непрерывно. Как правило, инверторы имеют одинаковое время и работы, и отдыха.
Например, вы проводите сварочные работы на протяжении 5 минут, и аппарату после этого нужно отдохнуть столько же. Важно не забывать об этой характеристике и учитывать ее во время работы. Она пригодится, когда мы будем проводить расчет данных по формуле.
Еще один значимый момент: чем шире разница между трудом и перерывом в сторону труда, тем больше будут показатели потребления. Давайте разберемся в этом вопросе детальнее.
Потребительский расчет
Для получения информации о потреблении вашего агрегата для сварки и расчета мощности, прочитайте инструкцию к инверторному механизму. Если ее нет – нужно поискать информацию, которая есть в открытом доступе.
Для этого понадобится знать модель агрегата. Но обычно к аппарату дают печатные технические характеристики.
Чтобы провести расчет мощности сварочного инвертора, необходима такая информация об аппарате:
- Коэффициент мощности
- Максимальные показатели силы тока
- Наивысшее напряжение сварочной арки
- Коэффициент полезного действия аппарата
- Период работы агрегата
Формула для расчета мощности сварочного аппарата будет такой:
Максимальное значение тока*максимальные показатели напряжения / КПД = мощность аппарата (в период сварочных работ)
Коэффициент мощности обычно он одинаков для всех бытовых машин и равен 0,6. Запомните эту цифру. Максимальные показатели силы тока равны 160 А (например). Это значение возьмите из технической информации о вашем аппарате.
Допустим, наивысшим напряжением арки будет 25 В. Но вы должны указать свои данные.
Коэффициент полезного действия равен 0,90. Упоминая время работы, то оно соответствует 60% от всего объема. Эти показатели верны, если мы занимаемся сваркой 3 минуты, и затем отдыхаем 120 секунд.
Можно просчитать объем электрической энергии, которую выдает инвертор. 160 А*25 В / 0.90 – 4445 Ватт. Приблизительно речь идет о 4.4 кВт. Мы говорим только о мощности аппарата, которая используется при работе.
Но сварочные труды не всегда проходят без пауз. Иногда случается так, что вам потребуется поменять электроды, силу тока либо подготовить аксессуары. И наш расчет становится не совсем точным.
Ранее мы упоминали, что эту проблему решают путем вычисления периода работы машины. Определено, допустим, что он равен 60%. Сделайте умножение 4.4 на 0.6 и у вас получится точный результат.
Для нашего аппарата он равен 2.7 кВт. Итоговая цифра говорит о средней мощности сварочного агрегата, которую он использует в период работ, учитывая отдых.
Оговоримся, что мы предложили свои расчеты. Вам нужно подставлять цифры, которые соответствуют вашему аппарату.
На этом процесс можно считать завершенным. Минутный расчет позволяет без труда узнать, какой же объем киловатт необходимо для сварочных работ.
У вас получится создать комфортные для себя условия. Отметим, что на полуавтомате все цифры при расчете будут примерно на 20% выше описанных нами. Но это уже дело случая и аппарата.
Подведем итоги
Это вся информация, которая будет актуальной при расчетах. Вы знаете обо всех процессах и этапах работы. Предлагаем самому рассчитать, получится ли варить дома без ущерба для кошелька.
Бывает так, что вы не уверены в цифрах – тогда купите агрегат невысокой мощности. Он станет спутником в проведении простых домашних работ и при этом сэкономит электроэнергию. У вас получится соорудить теплицу или произвести ремонт мелкого металла.
Может, вы знаете другие способы расчетов – просим оставить комментарий к нашей статье. Давайте поделимся опытом друг с другом!
Коэффициент мощности для сварочных трансформаторов
Читайте также: