Номинальное рабочее напряжение сварочного аппарата
Обновлено: 19.05.2024
Тема источника питания для сварочного оборудования незаслуженно упускается из виду. Между тем, это одно из ключевых условий, определяющих возможности аппарата и, соответственно, его выбор .
Рабочий диапазон входного напряжения
Отечественный стандарт однофазного напряжения с 2002 года составляет 230 вольт при частоте 50 герц. По привычке с советских времен мы говорим «220 вольт». Именно таков был стандарт в СССР. С точки зрения того же ГОСТ, допускающего долговременное (читай – постоянное) отклонение уровня напряжения в 5%, 220 вольт – в пределах нормы.
Частота питающего сигнала для сварочного инвертора значения не имеет. 50 или 60 Гц – все равно на входе аппарата переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное. А вот уровень напряжения значение имеет, причем очень серьезное.
Во-первых, любой сварочный инвертор имеет диапазон напряжения питания, в пределах которого он работает. При выходе уровня напряжения питания за эти границы аппарат перестает функционировать.
Рабочий диапазон напряжения питания определяется конструктивными особенностями самого аппарата. Например, аппарат серии «Хозяин» Best Rus может функционировать в диапазоне напряжения питания от 185 до 265В. Если напряжение ниже 185В или выше 265В, он сообщит об ошибке и не будет выдавать никакого сварочного тока. Аппарат серии Best Mini сможет функционировать при пониженном напряжении вплоть до 140 вольт и повышенном до тех же 265В. Если напряжение выйдет за указанные рамки в процессе работы, аппарат остановит процесс сварки.
Характерно, что напряжение в ограниченных по мощности источниках может существенно проседать с поджигом дуги. Померили напряжение в розетке – 230В. Подключили аппарат, стали варить – «не тянет». Отключили, опять замерили напряжение – 230В. Включили, стали варить – опять не тянет. А оказывается, сварочный аппарат для местного участка цепи – явная перегрузка. Типичное следствие перегрузки – снижение уровня напряжения. Поэтому полезной функцией является вольтметр входящего напряжения.
А вот трансформаторные аппараты ММА такого недостатка как ограниченный диапазон рабочего входного напряжения не имеют: у них нет нижней границы рабочего диапазона напряжения питания. Каким бы низким ни было напряжение питания, трансформаторный аппарат ММА будет выдавать сварочный ток. Правда, возможно, он будет бесполезно малым. Но об этом подробнее несколько позже.
Блок PFC
Для снижения нижней границы рабочего диапазона существует 2 принципиальных конструкционных решения:
- Комбинирование характеристик штатных узлов аппарата. Например, изменение соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
- Добавление дополнительных узлов, обеспечивающих изменение электрических параметров.
Ко второй категории относится добавление т.н. блока PFC – блока корректировки коэффициента мощности (Power Factor Correction). Это дополнительный электронный узел, обеспечивающий повышение эффективности использования поступающей энергии.
В числовом исчислении возможности блока PFC в части повышения эффективности используемой энергии небезграничны – в пределах 15%. Но применение данного блока также позволяет снизить нижнюю границу рабочего диапазона напряжения до 90В и даже ниже. В то время как добиться границы ниже 140 вольт при сохранении всех основных параметров просто варьированием характеристик штатных узлов затруднительно.
Остается добавить, что сам по себе блок PFC – решение весьма затратное. Поэтому его реализуют только на мощных и сравнительно дорогих аппаратах.
Расчет потребляемой мощности аппарата ММА
И вот самый интересный и практичный момент статьи: какую же мощность потребляет сварочный аппарат ММА?
Мощность на выходе, т.е. на сварочных проводах, у любого аппарата ММА, если только он выдает заявленные характеристики, т.е. обеспечивает для сварочного тока требуемое по ГОСТ напряжение дуги, одинакова:
Рвых = Iсвар*(20 + 0,04*Iсвар)
Где Iсвар – сила используемого сварочного тока, а (20+0,04*Iсвар) - требуемое по стандарту напряжение сварочной дуги.
Но в процессе прохождения электротока по компонентам аппарата часть энергии преобразуется в тепло (нагрев компонентов) и улетучивается с воздухом, нагнетаемым вентиляторами охлаждения. КПД (Коэффициент Полезного Действия) отражает процент эффективно преобразованной энергии. В зависимости от режима эксплуатации и условий окружающей среды его значение будет варьироваться. Но усреднено можно взять 85%, или 0,85.
Однако и это еще не все. Сварочный инверторный аппарат также имеет реактивную нагрузку. Т.е. из полученной от источника энергии часть возвращается в сеть не преобразованной. Долю преобразованной энергии от общей потребленной указывает показатель коэффициента мощности. В отечественной классификации он же называется «косинус фи». В разных инверторах он может существенно разниться. А в пределах одного и того же аппарата он будет не одинаков для различных токов. Усреднено можно взять тоже 0,85. (В России запрещена эксплуатация электрических приборов, подключаемых к бытовым сетям, если их «косинус фи» ниже 0,7).
И вот теперь можно записать формулу полной мощности, потребляемой аппаратом ММА от сети 230В:
Рпотр = Iсвар*(20 + 0,04*Iсвар)/0,85/0,85
У аппаратов, оборудованных блоком PFC, коэффициент мощности выше – 0,95-0,98. Поэтому формула для них будет выглядеть так:
Рпотр = Iсвар*(20 + 0,04*Iсвар)/0,85/0,98
Обратите внимание, что полная мощность указывается в Вольт-Амперах, а не Ваттах!
Простые расчеты по приведенной формуле показывают, что аппарат без блока PFC на сварочном токе 160А будет потреблять около 5,9кВА (ток 25А при напряжении 230В), а при токе 200А – 7,6кВА (ток 34А при напряжении 230В).
У таких же аппаратов с блоком PFC эти цифры составят 5,1кВА (22А при 230В) и 6,7кВА (29А при 230В), соответственно.
А теперь вопрос: на какой максимальный ток рассчитана обычная бытовая розетка? Напомню: 16А (3,68кВА) . При более высоком токе выбивает пробки.
Если у Вас есть ребенок-старшеклассник или Вы сами обожаете решать квадратные уравнения, попрактикуйтесь. Для остальных сообщу, что 3,68кВА обычной розетки позволят варить током не более 105А. (При наличии блока PFC – чуть больше 120А). Так что какой бы ни был у Вас номинал сварочного аппарата ММА, от розетки варить электродом толще 3,2 мм не получится.
На практике при разрыве сварочной дуги потребляемая мощность несколько повышается. Причем процент увеличения потребляемой при разрыве дуги мощности может существенно разниться. Однако в наше время, когда ценовая конкуренция не позволяет раскошеливаться на компоненты «с запасом», эта цифра чаще всего существенно ниже 20%, а по времени занимает долю секунды. Потому в расчетах обычно не учитывается.
При использовании трехфазных аппаратов, подключаемых к источнику 380В (400В), расчет потребляемой мощности производится аналогичным путем, но результат нужно разделить на «корень из 3», что составляет приблизительно 1,73.
Работа от пониженного напряжения
Работа от пониженного напряжения имеет свою специфику. Она заключается в том, что при пониженном уровне напряжения аппарат выдает меньший сварочный ток, чем заявлено для нормального напряжения. Чем ниже напряжения питания, тем ниже максимальный сварочный ток. Ведь с понижением уровня напряжения снижается уровень отбираемой аппаратом мощности. При этом дисплей будет показывать расчетное значение, а не фактическое. К сожалению, лишь единицы производителей указывают реальный максимальный ток для различных уровней напряжения питания.
Например, аппарат Best Mini 160 при напряжении 220 вольт обеспечивает сварочный ток 160А при напряжении дуги 26,4В. Этого с лихвой хватает, чтобы варить электродом 4,0 мм. При 140В входного напряжения Best Mini 160 работать будет, но током не выше 100А при 24В напряжения дуги. Этого хватит, чтобы варить электродом 3,2 мм, но не 4,0 мм.
Таблица изменения рабочего диапазона сварочного тока Best Mini 160 в зависимости от уровня входного напряжения выглядит следующим образом:
| Уровень вход.напряжения | Диапазон рабочего тока | Диаметр электрода |
| 220В | 10-160А | 1,6-4,0мм |
| 200В | 10-160А | 1,6-4,0мм |
| 180В | 10-160А | 1,6-4,0мм |
| 160В | 10-120А | 1,6-3,2мм |
| 140В | 10-100А | 1,6-3,2мм |
Хотя при 140В напряжения питания на дисплее Best Mini 160 и будет красоваться 160А, реально будет выдаваться только 100. То же и у любого другого аппарата ММА. Если бы сварочный ток действительно замерялся, цифры на дисплее непрерывно скакали бы.
Получается, что брать аппарат с «запасом» по току имеет смысл, когда известны:
- точный уровень пониженного напряжения питания;
- каков диапазон рабочего тока у аппарата при таком уровне напряжения.
Пониженный уровень напряжения питания сказывается не только на количественном показателе сварочного тока, снижая верхнюю границу его диапазона, но и на качестве тока. Аппараты, которые при нормальном напряжении легко варят электродами УОНИ, с понижением уровня напряжения питания утрачивают эту способность.
С понижением уровня напряжения также снижается уровень напряжения холостого хода (оно же напряжение без нагрузки). Поджиг электродов усложняется пропорционально снижению уровня напряжения.
Работа от генератора
В заключение буквально пару замечаний о работе сварочных инверторов ММА от генератора:
Главные характеристики сварочных инверторов
Основные характеристики сварочного инвертора
По своей сути – та же характеристика диапазона рабочего тока. Иногда по неграмотности или злонамеренно указывается диаметр электрода, которым заявленным максимальным током варить не получится. Иногда наоборот: указан максимальный диаметр электрода, явно не дотягивающий до значения заявленного сварочного тока.
Последний вариант изредка является проблеском совести поставщиков-обманщиков. В качестве максимального тока они указывают ток короткого замыкания. А максимальный рабочий диаметр электрода указывают все-таки честно.
Тип сварочного тока: постоянный (DC) или переменный (AC)
Варить постоянным (иначе прямым, по-английски – DC) током проще: легче удерживать дугу. Поэтому 99,9% современных инверторных аппаратов ММА выдают постоянный сварочный ток.
А вот среди трансформаторов раньше большинство составляли как раз аппараты переменного тока.
Переменный ток (по-английски – AC) используется для сварки цветных металлов. Но не аппаратами ММА, а аппаратами TIG. Поэтому сварочный инвертор ММА, выдающий переменный ток, — большая редкость.
Напряжение без нагрузки
После включения аппарата, до момента поджига дуги напряжение на кончике электрода существенно выше, чем во время работы. И чем оно выше, тем легче поджечь дугу. Но стандарты запрещают уровень напряжения холостого хода на аппаратах, выдающих прямой ток, свыше 100В.
Для еще большего сокращения рисков используют т.н. блоки VRD. Аппарат, снабженный VRD, имеет на кончике электрода до начала поджига дуги всего несколько вольт. И лишь при прикосновении к металлу напряжение холостого хода восстанавливается до уровня, необходимого для поджига дуги.
На всех электродах всегда указывается полярность подключения, тип сварочного тока (постоянный или переменный) и минимально требуемый для поджига уровень напряжения холостого хода. Для абсолютного большинства широко распространенных электродов он не превышает 60В.
Напряжение холостого хода, также как и сварочный ток, зависит от уровня входного напряжения. Чем ниже напряжение в источнике питания, тем ниже напряжение холостого хода. Поэтому по мере снижения напряжения питания поджиг электрода становится все сложнее.
Рабочий цикл, он же ПВ (период включения), он же ПН (полезная нагрузка)
ПВ указывается двумя цифрами. Первая – сила тока. Вторая – процент времени. Например, «130А-50%» означает, что данный аппарат током 130А может варить половину времени. А столько же будет простаивать в ожидании охлаждения до рабочей температуры. Если измерения проводятся на максимальном токе аппарата, первую цифру опускают, оставляя только показатель в процентах. Например, если аппарат с номиналом 160А имеет напротив «ПВ» запись «30%», это означает, что током 160 ампер он может работать 30% времени, а 70% будет остывать.
Все верно. Остается только добавить, что отечественный ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 не устанавливает единой обязательной методики измерения показателя ПН для аппаратов ММА.
«Стандарт не распространяется на источники питания для ручной дуговой сварки с ограниченным режимом эксплуатации, которые проектируются преимущественно для эксплуатации непрофессионалами»
Европейская методика, изложенная в стандарте EN60974-1, предлагает измерение на нагрузочном стенде при температуре окружающей среды 40С только до первого отключения ввиду перегрева. Полученный результат относят к 10-минутному промежутку. Получается, сработала термозащита через 3 минуты, цикл аппарата на данном токе – 30%.
Методика концерна TELWIN. К настоящему времени ее используют большинство китайских производителей (тех, которые вообще проводят такие испытания своих машин). Сам итальянский концерн при замерах ПВ своих аппаратов по собственной методике после показателя скромно указывает «TELWIN». Абсолютное большинство китайских производителей этого не делает.
Наконец, существует российская, она же советская, методика. По своей сути она ближе к методике TELWIN: суммируются все промежутки за контрольный период, когда аппарат работал. Но отрезок берется не 10, а 5 минут. И – самое главное – аппарат сначала вводится в режим срабатывания защиты от перегрева, после чего начинаются измерения.
В итоге один и тот же аппарат по всем 3 методикам выдает совершенно различный процент! Естественно, самые скромные «циферки» получаются по европейской методике, а самые впечатляющие – до 2 раз и более – по методике Telwin.
Исполнение: класс защиты IP
Класс защиты IP указывает на исполнение электротехнических приборов в отношении твердых объектов (первая цифра) и жидкостей (вторая цифра).
Определить степень защиты аппарата можно визуально. Если у аппарата с IP21 все вентиляционные щели полностью открыты, то у IP22 они уже прикрыты сверху выступающими козырьками. А у аппарата с IP23 эти козырьки почти полностью закрывают щели.
Степень защиты IP24 и выше технически затруднена и не имеет смысла.
Исполнение: класс изоляции (по нагревостойкости)
Многие материалы при нагреве выше определенной температуры утрачивают свои рабочие свойства. Для стандартизации материалов по данному признаку введена классификация изоляции по нагревостойкости. Почти все сварочные инверторы на транзисторах IGBT имеют класс изоляции H, что соответствует предельной температуре нагрева 180С. Предыдущая «ступенька» — класс F – означает предел нагрева 155С. Выше класса F – только класс С, указывающий на возможную температуру нагрева свыше 180С.
Температура эксплуатации
Как и внутренний нагрев, внешний нагрев и особенно охлаждение накладывают на эксплуатацию определенные ограничения. Большинство инверторных сварочных аппаратов пригодны для работы в диапазоне от 0С до +40С. Если аппарат пригоден для эксплуатации на морозе, обязательно указывается его предельное значение: минус 20С или минус 40С.
Номинальное рабочее напряжение сварочного аппарата
ГОСТ Р МЭК 60974-1-2012
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Оборудование для дуговой сварки
ИСТОЧНИКИ СВАРОЧНОГО ТОКА
Arc welding equipment. Part 1. Welding power sources
Дата введения 2014-01-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им.Н.Э.Баумана (ФГАУ НУЦСК при МГТУ им.Н.Э.Баумана), Национальным агентством контроля сварки (НАКС), Научно-производственной фирмой "Инженерный и технологический сервис" (НПФ "ИТС") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 "Сварка и родственные процессы"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2012 г. N 1011-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60974-1:2012* "Оборудование для дуговой сварки. Часть 1. Источники сварочного тока" (IEC 60974-1:2012 "Arc welding equipment - Part 1: Welding power sources", IDT).
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2020 г.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает основные требования к источникам питания для дуговой сварки (источники сварочного тока) в целях обеспечения соответствия их функциональному назначению, обеспечения единства методов контроля и испытаний.
Настоящий стандарт устанавливает требования к промышленным и профессиональным источникам сварочного тока, предназначенным для выполнения дуговой сварки и родственных процессов и приводимым в действие электрооборудованием либо механическими средствами, обеспечивающими подачу необходимого напряжения питания.
Настоящий стандарт не распространяется на источники сварочного тока для дуговой сварки металла в ограниченном режиме, разработанные в основном для любителей.
Настоящий стандарт устанавливает требования к рабочим характеристикам и требования безопасности.
1 Родственными процессами являются электродуговая резка и электродуговое напыление.
2 Настоящий стандарт не устанавливает требования к электромагнитной совместимости (ЭМС).
3 Применение настоящего стандарта не исключает соблюдения действующих нормативных документов (национальных стандартов и технических регламентов).
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).
IEC 60050-151:2001, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 151: Electrical and magnetic devices (Международный электротехнический словарь. Электрические и магнитные устройства)
IEC 60050-851:2008, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 851: Electric welding (Международный электротехнический словарь. Сварка электрическая)
IEC 60245-6, Rubber insulated cables - Rated voltages up to and including 450/750 V - Part 6: Arc welding electrode cables (Кабели с резиновой изоляцией на номинальное напряжение до 450/750 В включительно. Часть 6. Кабели для электродов при дуговой сварке)
IEC 60417-DB:2011, Graphical symbols for use on equipment (Графические символы, применяемые на оборудовании)
IEC 60445, Basic and safety principles for man-machine interface, marking and identification - Identification of equipment terminals, conductor terminations and conductors (Система человек - машина, маркировка, идентификация. Основные принципы и принципы безопасности. Идентификация выводов для оборудования и концов проводов определенного назначения и общие правила для буквенно-цифровой системы обозначения)
Заменен на IEC 60445:2017.
IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code) [Степени защиты, обеспечиваемые корпусами (Код IP)]
IEC 60664-1:2007, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests (Выбор изоляции для оборудования в низковольтных системах. Часть 1. Принципы, требования и испытания)
IEC 60664-3, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 3: Use of coating, potting or moulding for protection against pollution (Координация изоляции для оборудования в низковольтных системах. Часть 3. Использование покрытия, герметизации или заливки для защиты от загрязнения)
Заменен на IEC 60664-3:2016.
IEC 60695-11-10, Fire hazard testing - Part 11-10: Test flames - 50 W horizontal and vertical flame test methods (Испытания на пожароопасность. Часть 11-10. Пламя для испытания. Методы испытания горизонтальным и вертикальным пламенем)
Заменен на IEC 60695-11-10:2013.
IEC 60974-7, Arc welding equipment - Part 7: Torches (Оборудование для дуговой сварки. Часть 7. Горелки)
Заменен на IEC 60974-7:2019.
IEC 61140, Protection against electric shock - Common aspects for installation and equipment (Защита от поражения электрическим током. Общие требования, связанные с электроустановками и электрооборудованием)
Заменен на IEC 61140:2016.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте использованы термины и определения, приведенные в МЭК 60050-851 и МЭК 60664-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 источник сварочного тока для дуговой сварки: Оборудование для подачи тока и напряжения с характеристиками, отвечающими требованиям к выполнению дуговой сварки и смежных процессов.
1 Источник сварочного тока для дуговой сварки может также обеспечивать обслуживание другого оборудования и вспомогательных принадлежностей, например, обеспечивать подачу энергии, направляемой на внутренние нужды, подачу охлаждающей жидкости, расходуемого электрода для дуговой сварки, а также газа для защиты дуги и зоны сварки.
2 Далее в тексте термин употребляется в форме "источник сварочного тока".
3.2 промышленное и профессиональное применение: Области применения, рассчитанные исключительно на специалистов или проинструктированных сотрудников.
3.3 квалифицированный специалист, компетентное лицо, подготовленный сотрудник: Сотрудник, способный к выполнению порученной ему работы и к распознаванию потенциальных опасностей за счет полученной профессиональной подготовки, приобретенных знаний и опыта, а также знания соответствующего оборудования.
3.4 проинструктированный сотрудник: Сотрудник, проинформированный о поставленных задачах и потенциальных опасностях в случае пренебрежения техникой безопасности и прошедший при необходимости определенную подготовку.
3.5 типовое испытание (периодическое испытание продукции): Испытание одного или нескольких устройств, имеющих заданную конструкцию, в целях проверки соответствия указанных устройств требованиям соответствующего стандарта или технических условий.
3.6 контрольное испытание (приемо-сдаточное испытание): Испытание, проводимое в отношении отдельно взятого устройства во время или после его изготовления в целях проверки соответствия указанного устройства требованиям соответствующего стандарта или технических условий или заданных критериев оценки.
3.7 внешний осмотр: Визуальный осмотр, проводимый в целях проверки отсутствия каких-либо отклонений от требований соответствующего стандарта.
3.8 падающая внешняя характеристика: Внешняя статическая характеристика источника сварочного тока является такой, что при увеличении тока нагрузки напряжение уменьшается более чем на 7 В/100 А.
3.9 жесткая внешняя характеристика: Внешняя статическая характеристика источника сварочного тока является такой, что при увеличении тока нагрузки напряжение уменьшается менее чем на 7 В/100 А либо увеличивается более чем на 10 В/100 А.
3.10 статическая внешняя характеристика: Соотношение напряжения к току на выходных зажимах источника сварочного тока при его подсоединении к стандартной нагрузке.
3.11 сварочная цепь: Набор проводящих элементов, предназначенный для прохождения через него сварочного тока.
1 При дуговой сварке сварочная дуга является частью сварочного контура.
2 При определенных процессах дуговой сварки сварочная дуга может располагаться между двумя электродами. В этом случае свариваемая деталь необязательно является частью сварочного контура.
3.12 цепь (контур) управления: Цепь (контур) для оперативного управления источником сварочного тока и (или) для защиты силовых цепей (контуров).
3.13 сварочный ток: Ток, генерируемый источником сварочного тока в процессе сварки.
3.14 напряжение под нагрузкой: Напряжение между выходными зажимами в момент подачи сварочного тока его источником.
3.15 напряжение без нагрузки (напряжение холостого хода): Напряжение между выходными зажимами источника сварочного тока в момент, когда внешняя сварочная цепь разомкнута.
3.16 стандартное значение: Унифицированное значение, которое используется в качестве средства оценки того или иного параметра в целях сравнения, выверки, проверки и пр.
Примечание - Стандартные значения необязательно применимы при проведении реального процесса сварки.
3.17 номинальный (стандартный) режим сварки: Режим источника сварочного тока, находящегося под напряжением в условиях его тепловой стабилизации, определяемый номинальным сварочным током и напряжением при работе в режиме номинальной нагрузки при номинальных величинах напряжения питания и частоты или скорости вращения.
3.18 стандартная нагрузка: Практически безындукционная постоянная активная нагрузка с коэффициентом мощности не менее 0,99.
3.19 номинальный (стандартный) сварочный ток : Ток источника сварочного тока в режиме стандартной нагрузки при соответствующем номинальном (стандартном) напряжении нагрузки.
Примечание - Значения даются в виде среднеквадратичных значений в отношении переменного тока, и среднеарифметических значений - в отношении постоянного тока.
3.20 рабочее (стандартное) напряжение нагрузки : Напряжение нагрузки источника сварочного тока с заданным линейным соотношением к стандартному сварочному току.
Как выбрать сварочный аппарат
для дома и мастерской
Сварка плавящимся электродом из тонкой металлической проволоки, покрытой шлаком. Последний выделяет большое количество углекислого газа при горении, защищая свариваемую поверхность от окисления. Технология MMA чаще используется в быту. Она подходит для работы со сталью и чугуном с минимальным содержанием никеля, хрома, марганца, ванадия и других укрепляющих примесей. Однако не подойдет для высоколегированных сталей и цветных металлов.
Сварка тугоплавким электродом в защитной среде. Стержень из прочного материала проводит электричество, а для защиты от окисления используется аргон или другой инертный газ, который подаётся из баллона. Технология TIG используется как в промышленности, так и в быту. Она подойдёт для сварки высоколегированной нержавеющей стали и сплавов цветных металлов, в том числе алюминия, магния, цинка, хрома и никеля.
MIG/MAG
Полуавтоматическая сварка плавящейся проволокой, которая подаётся из специальной катушки. Может происходить в инертном газе (для цветных металлов и легированных сплавов) или воздухе (для стали и чугуна). Большие металлические листы соединяют порошковой проволокой (FCAW), отключая подачу газа. Технология MIG/MAG чаще используется при больших объёмах работы — на СТО, в металлообрабатывающих мастерских и на сборочных конвейерах.
Основные типы сварочных аппаратов
Сварочные трансформаторы
Подходят для сварки низколегированной стали. При включении создают сильное электромагнитное поле между двумя медными катушками. Переходя с первичного контура на вторичный, оно понижает напряжение с 220 или 380 вольт до 30–70 В и повышает силу тока до 50–1000 ампер.
Электрические характеристики трансформатора регулируются, в зависимости от типа сплава, толщины или покрытия. В быту можно отключить часть витков катушки, чтобы снизить силу тока. Такая конструкция проста, надёжна и легка, но она устойчиво работает только при невысокой мощности — до 2 кВт. В полупрофессиональных моделях используются магнитные шунты — дополнительные проводники, которые отводят часть электричества в другой контур. Они плавно регулируют силу тока, но создают сильные радиопомехи. Поэтому не ставьте рядом с электронными приборами.
Современные сварочные трансформаторы служат примерно в 1,5 раза дольше других моделей и обходятся дешевле — от 4–5 тысяч рублей. Бытовые модели не подходят для цветных металлов или легированной стали. Им нужно хорошее охлаждение — для этого есть шумный вентилятор, а вес таких моделей — 10-25 кг у бытовых, а до 250 кг у профессиональных.
Сварочные выпрямители
Похожи на трансформаторы, только выпрямляют переменный ток, превращая его в постоянный. Позволяют регулировать мощность с меньшим шагом, получая более точные характеристики тока на выходе.
Сварочный аппарат с выпрямителем подходит для работы с высоколегированными сталями, которые используются в производстве ручных инструментов, автомобилей, а также несущих конструкций зданий, мостов, ангаров и других сооружений. Такие модели сделают ровный и тонкий шов с минимальным количеством пузырей, брызг и других дефектов. Они очень надёжны, но их КПД ниже, чем у трансформаторов, а энергопотребление выше на 10–20%. Вес внушительный — от 10 кг, а стоимость — от 7000 рублей.
Инверторы
Инверторы работают по схеме двойного выпрямления — вначале переменный ток из сети преобразуется диодами в постоянный. Происходит стабилизация напряжения и силы тока, а нужное напряжение и сила сварочного тока получается с погрешностью менее 5%.
Инверторные сварочные аппараты делятся на две категории. Модели MOSFET дают большую погрешность при регулировке тока и быстрее нагреваются, но дешевле в ремонте. IGBT-инверторы с изолированным затвором надёжнее — дольше работают без охлаждения, но ремонтировать их намного сложнее из-за малых размеров компонентов на плате.
Инвертор стоит выбрать для строительства и работы под открытым небом. Они подходят для работы с любыми металлами, благодаря минимальному количеству брызг. Кроме того, они позволяют плавно регулировать силу тока на выходе. Но при высоких нагрузках (более 200 А) инверторы служат меньше трансформаторов и выпрямителей в 1,2–1,5 раза. Они сложнее в ремонте и дороже: компактные бытовые модели от 10 000 рублей, а мощные — от 25 000 рублей. Минимальный вес — 2-3 кг.
Основные характеристики сварочных аппаратов
Напряжение на входе
Однофазные приборы работают от бытовой электросети 220 В. Они подходят для небольшого объёма работ — ремонта ворот в гараже или сварки арматуры при строительстве своими руками. Трёхфазные модели с напряжением 380 В — идеальный выбор для профессионального применения в мастерских или на СТО. Они мощнее и устойчивее к нагреву, но стоят от 15 000 рублей и выше.
Допустимый диаметр электрода
Электроды подбираются по толщине обрабатываемой поверхности. Если вы свариваете листовой металл толщиной до 3 мм, вам нужен электрод диаметром до 2 мм. Для 5-миллиметрового металла подходят электроды от 2 до 5 мм, а для 10-миллиметрового — от 4 до 6 мм.
Минимальный и максимальный сварочный ток
Зависит от диаметра используемого электрода. При работе с 2-миллиметровым электродом можно выбирать от 30 до 80 А, с 3—миллиметровым — от 70 до 130 А, с 5-миллиметровым — от 150 до 220 А. Если вам интересно, как рассчитать этот показатель самостоятельно, умножьте диаметр электрода в миллиметрах на 25 и на 45 (эмпирические значения — получены опытным путём), чтобы получить нижнюю и верхнюю границу силы тока.
Напряжение холостого хода
Напряжение между плюсовым и минусовым электродом в момент до зажигания сварочной дуги — от 15 до 90 вольт. Чем выше этот показатель, тем легче разжигается дуга, но тем опаснее прикосновение к работающему электроду.
Мощность
Чтобы понять, как выбрать сварочный аппарат, присмотритесь к характеристикам напряжения на входе, описанным выше. Мощность в кВт важна для розетки. Главное, чтобы её выдерживала вся электрическая цепь — от розетки до счётчика и кабеля на входе. Кстати, для сварочных аппаратов нужны особые удлинители, рассчитанные на высокие нагрузки — от 3,5 кВт и более.
Продолжительность включения (ПВ)
Показывает, сколько времени аппарат может работать без перерыва и измеряется в процентах от 10-минутного рабочего цикла. Если в инструкции вы видите надпись ПВ20, это означает, что устройство выдержит 10 * 20% = 2 минуты непрерывной сварки. После ему понадобится 8 минут охлаждения. При снижении силы тока продолжительность включения увеличивается — у некоторых моделей она достигает 80 или даже 100%.
Класс защиты от пыли и воды
Модели класса IP20 и 22 применимы только под крышей, IP44 — на улице, IP65, 66 и 67 — на пыльной стройплощадке и рядом с источником воды. Запрещается использовать электросварку во время дождя, при влажности воздуха более 80% или в сильно запылённом помещении.
Ограничения по температуре
Большинство сварочных аппаратов рассчитано на работу при +10. +35°. Если фактическое значение выше или ниже, срок службы устройства снижается, а погрешность регулировки тока повышается. Профессиональные агрегаты для строительства могут работать при температуре от −10 до +40°.
Способ установки
Ручные сварочные аппараты до 15 кг (70*70*50 см) можно переносить по строительной площадке и хранить на полке в гараже. Мобильные — до 50–100 кг устанавливаются на тележках с колёсами. Их можно передвигать между несколькими выделенными рабочими местами в мастерской. Стационарные сварочные аппараты весом до 2 тонн используют на промышленных предприятиях. Они жёстко крепятся к полу или передвигаются по рельсам.
Совместимость с металлами
Сварочные аппараты с плавкими электродами подходят только для работы со сталью и чугуном, содержащими минимальное количество легирующих примесей. Для сварки нержавеющей стали и цветных металлов нужны тугоплавкие электроды или полуавтоматические катушки, работающие в защитной среде. Стоимость таких моделей начинается от 15–20 тысяч рублей.
Работа от генератора
Бензиновые и дизельные генераторы допускают серьёзные погрешности напряжения и силы тока и создают высокочастотные помехи. Для работы с ними понадобится стабилизатор — внешний или встроенный в сварочный аппарат. Модели, совместимые с генераторами, стоят от 12–15 тысяч рублей.
Существуют также сварочные генераторы от 40 000 рублей. С ними можно работать вдалеке от розеток, например на дороге, даче или в гараже.
Дополнительные функции
Горячий старт (Hot Start) — повышение мощности на 1–2 секунды для быстрого розжига дуги.
Форсаж дуги (Arc Force) — подача электрических импульсов с высоким током для стабилизации «рвущейся» дуги.
Защита от залипания (Anti-Stick) — сбрасывает ток до минимального значения, при котором поддерживается горение дуги. Помогает оторвать прилипший электрод, не ломая его.
Понижение вольтажа (VRD) — автоматическое снижение напряжения при повышенной влажности или запылённости для защиты от удара током.
Совместимость с тугоплавкими электродами (TIG-Lift) — переключает между сваркой чёрных и цветных металлов. Для этого понадобится дополнительная горелка и баллон с инертным газом, предотвращающим окисление металла.
Читайте также: