Расход электроэнергии на сварочные работы

Обновлено: 12.05.2024

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.

Расход электродов при сварке на 1 тонну металлоконструкций

Дуговая электрическая сварка деталей включает два основных компонента. Первый это соединяемые металлические изделия, второй — дополнительный металл который их соединяет.
При этом важно определить оптимальный расход электродов на 1 м шва калькулятор для расчета, которого сегодня можно найти в сети интернет.

Причина здесь не только финансовая, но и технологическая. Вес соединительного металла утяжеляет готовое изделие, и эта величина может доходить до 1,5% от ее начального веса.

Если для статических элементов это не принципиально, то для движущихся механизмов может оказаться существенными, даже критическими.

1 От чего зависит?
2 Практический и теоретический расчеты
3 Погрешности
4 Формулы, используемые при расчетах. Поправочные коэффициенты
5 Сколько размещается в 1 кг?
6 Расход на тонну металлоконструкции
7 При сварке труб
8 Снижение затрат
9 Заключение

От чего зависит?

Затраты на электроды, сварочную проволоку и т.п. используемых при соединении элементов конструкции, потребление электрической энергии, главным образом влияет сечение сварочного шва.

В свою очередь этот показатель зависит от того, каким именно образом выполняется сварка, какую толщину имеет металл, качество подготовки деталей.

Важно! Даже небольшое увлажнение электродов резко повышает расход, снижает качество шва, затрудняет работу. Храните материалы исключительно в сухом месте, в упаковке предотвращающей попадание воды.

Как правило, основную характеристику — катет шва, от которого зависит его сечение, задает проект. Отсюда определяется нужный диаметр сварочного материала, сила сварочного тока и пр.

Если мы внимательно рассмотрим процесс электросварки, то убедимся, что далеко не весь вносимый металл используется. Часть его испаряется пламенем дуги, часть разбрызгивается, знакомыми всем сварочными искрами.

Какое-то количество металла связывается в покрывающем шов шлаке, образованном расплавленной обмазкой и окислами. Эти потери определяют словом «угар».

Наконец, сама технология процесса предполагает удерживание электрода. Соответственно часть его остается неиспользованной. Такой кусочек техническом языком называют «огарок», длина его около 50 мм.Часть этих расходов зависит от расположения и длины шва. Так же потери выше, когда приходится варить множество отдельных участков, к примеру, при сварке арматуры, чем один длинный шов.

Практический и теоретический расчеты

Рассчитать расход можно двумя способами:

В первом случае, используют нормативные данные с той или иной степенью приближения. Самым простым вариантом будет воспользоваться ведомственными нормами расхода зависящих от вида конструкции (табл. 1). Расчет приводится к тонне готовых изделий.

Метод используют его с практическими целями, для приблизительного расчета расходных материалов для изготовления той или иной конструкции.

Более точные данные дают строительные нормы ВСН 416-81. Нормы представляют сборник эмпирических данных, сведенных в таблицы. Они составлены для большинства применяемых видов стыка трубы, формы шва, вида расходных материалов.

Не менее точный результат дает расчет с использованием формул, куда вводят различные поправочные коэффициенты.

Суть практического метода — полевые замеры реальной работы. Сюда входит качество расходников, тип и возможности сварочного оборудования, квалификация работников и т.д. Метод требует не одного часа затрат труда и материалов. При этом результаты его подходят деталям, близко соответствующим образцам.

Погрешности

Сами вычисления не могут быть неточными. Но вот исходные данные — вполне.

Табличные значения принимают по усредненным показателям, практически могут отличаться в разы.
Данные, вводимые в формулы, определяются замерами. При этом, возможны как погрешности самих приборов, так и методов измерения.
Данные образцов не совпадают. Это вызвано разной точностью подготовки, отклонениями размера шва и т.п.

Все перечисленные отклонения способны накапливаться и на практике доходят до 5-7%. Именно это количество сварочного материала рекомендуется иметь как резерв.

Формулы, используемые при расчетах. Поправочные коэффициенты

Формула, которая применяется для расчета нормы расхода выглядит следующим образом:

(1) НЭ = GЭ * LШ;

где НЭ – сам расход, который нужно определить; GЭ – удельная норма; LШ – длина шва в метрах.

GЭ рассчитывают по формуле (2): GЭ = kр * mн. Здесь: kр – поправочный табличный к-т, учитывающий потери за счет угара, устройства «холостых валиков» (поправочная наплавка), огарки, предварительные прихватки и пр. Зависит его величина от группы и марки расходников (таблица 2)

(3) mн = ρ * Fн, Где ρ – удельная плотность стали. В зависимости от типа расходников ее принимают: Величину mн – вес (массу) наплавленного металла, определяют по формуле:

7,5 гр/см3 (7500 кг/м3) при использовании сварочной проволоки, тонкопокрытых или голых стержней;
7,85 гр/см3 (7850 кг/м3), для толстопокрытых электродов.

Fн – поперечное сечение наплавленного металла шва см2. Значение вычисляют по табличным данным из ГОСТ 5264-80, либо с помощью самостоятельных замеров.

Расход электродов на 1 м шва

Расход электродов на метр можно определить и самостоятельно. Он складывается из массы наплавленного металла и потерь (к ним относится разбрызгивание, образование шлака, огарки). Для начала вычислим массу наплавленного металла по формуле:

Масса = площадь поперечного сечения шва * плотность металла * длина шва

Значения плотности легко узнать из справочной литературы (плотность углеродистой стали — 7,85 г/куб.см, никельхромовой стали — 8,5 г/куб.см). Затем по второй формуле рассчитаем суммарный расход электродов при сварке:

Сколько размещается в 1 кг?

Как правило вес пачки точно не регламентируется, однако обычно, эта величина составляет 1, 5, 6 или 8 кг. Точный вес указан на самой упаковке.

В зависимости от диаметра стержня, пачка содержит разное количество изделий. Если эта величина не указана в этикетке, ее можно посчитать исходя из веса одного стержня.

При отсутствии под рукой таблицы, сориентироваться можно следующим образом. Умножаем длину (обычно 45 см) на площадь сечения, определяемую по формуле площади круга: S=πR2. Полученный результат перемножаем с объемным весом стали 7,85 гр/см3.

Вес электрода диаметром 4 мм составит около 61гр. Разделив 1 кг, на 0,06 получим 16 шт.

Норма расхода электродов — Таблица 10 из ВСН 452-84

Тeмы: Нормы расхода материалов ВСН-452-84 в строительстве, Сварные соединения, Сварные швы.

Соединения C19 вертикальных стыков трубопроводов co скосом кромок нa остающейся цилиндрической подкладке.

Таблица 09. Норма расхода электродов на 1 мeтр шва.

Размеры трубы, мм	ll	Масcа наплавленного металла, кг	ll	Электроды пo группам, кг										Kод строки
Размеры трубы, мм	ll	Масcа наплавленного металла, кг	ll	II	\|	III	l	IV	\|	V	l	VI	ll	Kод строки
1	ll	2	ll	3	\|	4	l	5	\|	6	l	7	ll	8
3	ll	0,201	ll	0,366	\|	0,390	l	0,415	\|	0,439	l	0,464	ll	01
4	ll	0,260	ll	0,472	\|	0,503	l	0,535	\|	0,566	l	0,598	ll	02
5	ll	0,329	ll	0,599	\|	0,639	l	0,679	\|	0,719	l	0,759	ll	03
6	ll	0,464	ll	0,842	\|	0,898	l	0,955	\|	1,011	l	1,067	ll	04
8	ll	0,670	ll	1,216	\|	1,297	l	1,378	\|	1,459	l	1,540	ll	05
10	ll	0,974	ll	1,768	\|	1,885	l	2,004	\|	2,121	l	2,240	ll	05
12	ll	1,250	ll	2,269	\|	2,420	l	2,571	\|	2,722	l	2,874	ll	06
15	ll	2,010	ll	3,649	\|	3,894	l	4,137	\|	4,380	l	4,623	ll	07
16	ll	2,204	ll	4,000	\|	4,266	l	4,534	\|	4,800	l	5,067	ll	08
18	ll	2,615	ll	4,748	\|	5,063	l	5,378	\|	5,695	l	6,011	ll	10
Kод графы	ll	01	ll	02	\|	03	l	04	\|	05	l	06	ll	—

Другие страницы по теме:

Нормы расхода электродов — Таблица 9 из ВСН 452-84 >

Расход на тонну металлоконструкции

На практике нередко нужен расход электродов на 1 тонну металлоконструкций при этом калькулятор онлайн может оказаться недоступен.
Крайне приблизительно ее можно принять, как 0,9 — 1,2% массы изделия. Более точные данные нам даст таблица 1 (см. выше).

Достаточно точные данные получают расчетом. Для этого, необходимо посчитать все сварные швы конструкции, а затем воспользоваться формулой, приведенной ранее (1).

Но самый надежный метод — по фактическим затратам. Он применим, когда выполняется изготовление серии однотипных сварных изделий.

При этом, самое первое изделие изготавливают, максимально соблюдая технологические нормы:

оптимальный сварочный ток;
диаметр электрода;
подготовку места сварки, включая снятие фаски под нужным углом.

Одновременно ведут точный учет расхода стержней (или проволоки). Полученные данные делят на вес конструкции и соотношение используют далее, как эталон.

Расход электродов при сварке

Оказывает прямое влияние на производительность и продолжительность рабочего процесса. Отработанное присадочное изделие для сварки необходимо заменить новым.

Если под рукой сварщика не окажется нужных электродов, это отразится на сроках проведения сварки в сторону увеличения. Докупить присадочный материал не является основной проблемой. Все усложняется тем, что он требует предварительной подготовки. Электроды надо прокалить и просушить. Это занимает от полутора до двух часов.

Когда электроды нужны для наплавки нескольких килограмм металла, ситуация не столь критична, в отличие от сварки габаритных металлоконструкций. Любой простой чреват и временными, и финансовыми затратами. Чтобы процесс работы ничего не тормозило, предельно важно выполнить правильный расчет того, сколько электродов требуется на одну тонну металлоконструкций.

При сварке труб

Определить сколько нужно электродов на 1 м шва при сварке резервуаров, трубопроводов, других криволинейных поверхностей выполнить сложнее, чем для ровных швов. Для получения данных в таких расчетах, на практике используют таблицы ведомственных норм ВСН 452-84.

Здесь приведены данные о массе наплавляемого металла с учетом формы шва, толщины стенки трубы, а также группы электродов.

Как выглядит такая таблица можно увидеть на рисунке (таблица 3)

Какие формулы применяются при расчете расхода электродов?

Н = Нсв + Нпр + Нпр.

Расчет происходит исходя из нужного материала на сварку и дополнительные затраты: прихватки, правку при помощи холостых валиков. Для расчета расхода электродов на 1 м. шва берется наибольшее количество материала, требуемого в работе.

Количество материала, необходимое на прихваточные работы зависит от используемого материала и считается в процентном соотношении от общей суммы работ.

Вычисление количества электродов необходимое на шов длинной 1 метр применяется для подсчета различных нормативов: детальные, узловые, нормы на изделие или на операции. Все нормы расхода электродов на шов тесно связаны друг с другом. Некоторые конкретные типы и размеры считаются исходя из СНиП.

N=M*K

Сумма расхода(N) для 1м вычисляется умножением объема наплавленного материала(M) на величину потерь(K).

M=S*p*L

Объем присадки необходимый для 1 м. шва(M) считается перемножением поперечного сечения — его площади(S) с плотностью материала(p) и длинной шва(L)

Как вычислить дополнительные затраты (поправочный коэффициент)?

Данный коэффициент — K зависит от применяемых технологий и сложности работ, используемых материалов, режимов и методов сварки. Кроме этого учитываются затраты на угар, объем разбрызгивания и длину огарков, которые вписываются в прилагаемый к материалу паспорт.

λ = (lэ — 50)/(lэ — lо)

Затраты на огарок рассчитываются исходя из его длинны(lo) и длинны электрода(lэ). Для величин, отличных от стандартных применяют поправку.

При сварке смотрят как расположен шов, что дает понять сложность работы. Коэффициенты сложности работ следующие: 1,05 пишут, если шов находится в наклонной поверхности, 1,10 для вертикальных швов, а 1,2 потолочных. Есть стандартные данные по объему использования электродов в которых приведены значения для разных типов. Но независимо от стандартных данных на практике результаты могут отличаться от заданных.

Снижение затрат

Для небольших бытовых работ затраты на расходники при дуговой сварке составляют относительно небольшие суммы. Поэтому, увеличение по какой-либо причине количество затраченных материалов мало что меняет.

Другое дело, когда речь о сварочных работах на крупной стройке, или ремонтном цехе. Здесь перерасход в доли процентов оборачивается тысячными убытками.

Мероприятия, направленные на снижение расходов при сварочных работах, ведут по следующим направлениям:

Повышение квалификации персонала
Качество сварочного оборудования, своевременное его обслуживание, ремонт и регулировка при необходимости.
Улучшение качества используемых материалов, подготовки мест соединений.
Использование новых технологий, замена, где это возможно, ручной сварки автоматической и полуавтоматической.

Стрельцов В. сварщик со стажем 22 года: «Опытный сварщик даже на худшем оборудовании, сырыми электродами израсходует их меньше, чем новичок. Разумеется, это не исключает необходимость соблюдения технологии».

Потребляемая мощность сварочных аппаратов

Затраты электроэнергии при сварке

Расход энергии на работу сварочного агрегата может меняться в зависимости от разных причин. Во-первых, это сама мощность аппарата, во-вторых, пределы входящего напряжения и т.д. Но с помощью некоторой формулы рассчитывается итоговая мощность аппарата, она имеет незначительные расхождения с реальными цифрами, но это не существенно. Поэтому, тем, кто следит за оборотами электрического счетчика, пригодится данная статья. Мы подробно расскажем о всех моментах, которые влияют на потребляемую мощность инверторного сварочника и как рассчитывается его совокупная мощность.

Факторы, влияющие на потребление энергии

Перед проведением подсчетов, вы должны четко понимать, из каких величин складывается общее потребление электричества. Мощность, указанная на коробке, тоже учитывается в просчете, это важная составляющая, но она не является единственной. Также нужно знать несколько величин, чтобы более точно составить формулу.

Из основных факторов, влияющих на напряжение, выделяют:

мощность аппарата;
диапазон входящего напряжения;
максимальный сварочный ток, на который способен инвертор;
параметры напряжения электрической дуги;
коэффициент полезного действия конкретной модели;
длительность работы.

Совокупность всех значений будет определять суммарную мощность агрегата.

Из дополнительных составляющих потребляемой мощности учитывают:

состояние вашей проводки;
условия и режимы сварки;
надежность проводов.

Также нужно обратить внимание, что бытовая электросеть не всегда выдает общепризнанное напряжение в 220 вольт. В лучшем случае, вы получите 200. Когда вы включаете сварочный аппарат, то снижается диапазон сварочного тока, необходимый при работе. Это затрудняет произвести точный расчет. В первую очередь это касается не мощных инверторов. Если же аппарат рассчитан на работу в пределах 150-250 вольт, то подсчеты производятся с более точными показателями. Так как среднее арифметическое значение примерно равно напряжению электросети.

Теперь поговорим о продолжительности работы аппарата. Она относится к основным условиям расчета мощности. Эта важная характеристика показывает, сколько времени может работать инвертор непрерывно. У каждой модели разные значения работы и отдыха. Например, сварочник работает в течение четырех минут, а для охлаждения ему потребуется такое же время. Но есть сварочные инверторы, которые работают 5 минут, а отдыхают 2 минуты. В этом случае, расход потребления будет выше. Этот факт нужно запомнить в последующих расчетах.

Что нужно знать?

Перед тем как начать подсчет потребляемой мощности инверторного сварочного аппарата, нужно узнать следующее:

Диапазон входного напряжения.
Диапазон сварочного тока.
Напряжение сварочной дуги.
Коэффициент полезного действия конкретной модели сварочного аппарата.
Продолжительность включения.
Коэффициент мощности конкретной модели.

Читать также: Сколько сторон у шестиугольника

Диапазон сварочного тока нужен для того, чтобы узнать при каких характеристиках сети электрического тока нам придется работать. Наверняка ни для кого не является тайной, что часто в наших электросетях не наблюдается номинального напряжения 220 В. Часто оно едва дотягивает до 200 В. Следует запомнить: просадка напряжения при подключении сварочного инвертора бытового типа составляет 5-10% от общего номинала сети. Потому лучшие показатели мощности будут у таких инверторов, которые рассчитаны на напряжение питания от 150-170 В и до 220-250 В.

Диапазон сварочного тока дает нам значения максимального и минимального уровня, мощность аппарата напрямую зависит от этих параметров. Для бытовых инверторов эти показатели в нижней границе разнятся от 10 до 50 А, а в верхней 100-160 А. Напряжение выходного тока, оно же может называться напряжением сварочной дуги, колеблется для недорогих бытовых моделей от 20 до 30 В. Коэффициент полезного действия у инверторов с максимальным показателем выходного тока160 А, как правило, редко превышает 0,85%. Высокий КПД сварочного агрегата напрямую зависит от продолжительности включения.

Формула расчета

Чтобы правильно произвести расчет, первым делом, необходимо ознакомиться с техническими параметрами вашего сварочного аппарата из инструкции, прилагаемой к изделию или информацией в интернете, применимой именно к данной модели.

Данные, которые вы найдете в технических характеристиках следующие:

КПД мощности;
силу тока в максимальном значении;
наивысшее напряжение электродуги;
коэффициент эффективности аппарата;
длительность работы.

Max значение силы тока* Max значение напряжения / КПД = потребляющая мощность аппарата

Мы облегчим вам работу, и скажем, что коэффициент мощности всегда берите за 0,6. Такое значение имеют практически все современные инверторы. Теперь подставьте цифры из данных о вашем сварочнике в формулу, и вы получите мощность аппарата в рабочем состоянии.

Но выделим такие моменты, как замена электродов, регулировка мощности, простой для подбора следующих свариваемых поверхностей и другие моменты, когда вы не производите сам шов. Для этих целей пригодится параметр длительности работы аппарата, о котором мы говорили выше. Полученный результат мощности аппарата необходимо умножить на эту цифру. Тогда вы приблизите результат к более точным значениям. Например, ваша первая цифра составила 5 кВт. Умножаем на нижнее значение времени работ (например 60%) и получаем 3 кВт, которое и составляет среднюю мощность всех сварочных работ, включая простои.

Такая несложная процедура просчета обеспечит вас знаниями, сколько затрачивает ваш инвертор электроэнергии. Напомним, что эта формула применима только к сварочным инверторам, а с расчетами полуавтомата не работает. Но о них поговорим в следующий раз. Скажем только, что их потребляемая мощность будет выше.

Расчет расхода электроэнергии электросварочными установками

Расход электроэнергии на сварку в общем виде определяются по формулам

Эсв= + Рх.х(?-T), кВт.ч (4.1.1)

где: U — напряжение сварочной дуги, принимаемое по технологическому режиму, В;

J — сила тока (определяется замером или по технологическому режиму), А;

T — время горения дуги,ч;

? — КПД источника питания дуги (определяется по паспортным данным);

— мощность холостого хода источника питания дуги (определяется опытным путем. При сварке на переменном токе расход электроэнергии на холостой ход незначителен и им можно пренебречь), кВт;

? — полное время работы источника дуги (определяется расчетом), ч.

Время горения дуги для наплавки 1 кг металла определяется по формуле:

где: — коэффициент наплавки, представляющий собой количество металла в граммах, наплавляемого за 1 час горения дуги при J=1А (при электросварке на переменном токе электродами с толстым покрытием kн= 6 — 18 г/(А.ч), при автоматической электросварке под флюсом kн= 11 — 24 г/(А.ч)).

Расход электроэнергии при ручной дуговой электросварке определяется на 1 кг наплавляемого металла по формуле:

где: Сх — коэффициент, учитывающий потери холостого хода источника питания (при переменном токе и при питании аппарата через сварочный трансформатор и отключении его на холостом ходу коэффициент Сх может быть принят равным 1; на постоянном ходе Сх=1,17).

Вес наплавленного металла подсчитывается по формуле:

где: F — площадь поперечного сечения шва, см2;

L — длина шва, см;

? — удельный вес наплавленного металла (для малоуглеродистых сталей ?= 7,8 г/см3).

Таблица 4.1.1 — Удельный расход электроэнергии при ручной дуговой электросварке, автоматической и полуавтоматической, электрошлаковой сварке

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.

Типы сварочных инверторов и расчет их мощности

Оборудование
Мощность сварочного аппарата – это одна из основных характеристик, на которые необходимо обращать внимание при его выборе.

Чтобы лучше разобраться во всех тонкостях, связанных со сварочными устройствами и понять основные моменты для расчета данного параметра, необходимо прояснить несколько важных аспектов. Информацию будет полезно знать всем тем, кто занимается сваркой.

Основные типы сварочных аппаратов
Расчет мощности аппарата
Таблица мощности
Итог

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.

При этом нельзя упускать из внимания то, что даже сравнительно мощный инвертор при значительных колебаниях напряжения в сети не сможет гарантировать требуемой производительности работы и максимальной отдачи.

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.

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.

Читать также: Размер мангала из железа

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.

Потребляемая мощность сварочного инвертора довольно просто вычислить по нехитрой формуле. Для понимания всех нюансов, связанных с работой сварочника, и аспектов вычисления его мощности нужно прояснить несколько моментов, которые необходимо знать всем, кто занимается сваркой. И неважно где вы проводите сварочные работы, у себя дома, в гараже, на даче или в профессиональном коллективе большого цеха или завода.

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.

Основные типы сварочных аппаратов

Устройство инвертора для сварки.

Инверторные сварочные аппараты подразделяются на три категории:

бытовые;
полупрофессиональные;
профессиональные.

Отмеченное разделение выполнено, в первую очередь, исходя из области и частоты использования устройства. Чтобы понять, какой нужен аппарат для сварки, необходимо определиться с условиями его применения.

Бытовые рассчитаны на непродолжительное время работы. Использовать подобные приборы для постоянной и длительной сварки не представляется возможным. Уже после 5-10 минут использования аппарату необходимо дать «отдохнуть» в течение такого же, а иногда большего, промежутка времени.

В то же время возможность подключения подобного инвертора в бытовую однофазную сеть делает его весьма удобным для использования в домашних целях. Для быстрой сварки металлических конструкций на даче или для домашней работы не столь критично, сколько сварочный инвертор сделает перерывов.

Инверторы полупрофессионального класса способны функционировать дольше, что достигается благодаря особенностям их конструкции. Подобные устройства используют при ремонте труб, изготовлении каркасов и металлоконструкций. Питаются они, как правило, от трехфазной сети.

Аппараты профессионального класса способны работать без перерыва на протяжении суток. Их сварочный ток может достигать 500 ампер. Это значит, что потребляемая мощность сварочного инвертора подобного типа будет наибольшей.

Все бытовые, некоторые полупрофессиональные и профессиональные аппараты способны питаться от сети 220 вольт. В то же время не стоит забывать, что ток электросети не может превышать 160 ампер.

Приобретая инвертор необходимо заранее рассчитывать, какая мощность ему необходима и какой ток он будет потреблять.

Подключение устройства с более высокими показателями может привести к выключению автомата, либо к выгоранию контактов розетки, так как оборудование рассчитано на большее количество киловатт.

Итак, на что же следует обращать внимание при выборе бытового инвертора? В первую очередь на сварочный ток, характеристика которого указывается производителем в паспорте или руководстве к прибору.

Расчет расхода сварочных материалов и электроэнергию

Нормой расхода электродов, электродной проволоки и флюса называется количество этих материалов, необходимое для сварки 1 пог. м сварного шва.

Расход проволоки и флюса на 1 пог. м шва при одинаковых толщине и разделке кромок свариваемого металла зависит от режимов сварки, диаметра электродной проволоки, рода тока и его полярности, поэтому при сварке металла одной и той же толщины расход проволоки и флюса на 1 пог. м шва может быть различным в зависимости от технологических условий выполнения сварки. Например, для получения одной и той же глубины проплавления, при малом токе и малой скорости сварки потребуется значительно больше проволоки и флюса, чем при большой скорости сварки. Для сварки металла одинаковой толщины проволокой диаметром 2 мм потребуется больший расход флюса и меньший расход проволоки, чем при использовании проволоки большего диаметра.

Расход электродов. Масса наплавленного металла на 1 пог. м шва (г/пог. м) определяется по формуле:

G_н.м ₋ масса наплавленного металла на один пог.м, г;

− площадь сечения шва, мм 2 ;

− плотность наплавленного металла, для стали равная 7,85 г/см 3 ;

Площадь сечения шва определяется по конструктивным размерам шва с учетом средних допусков.

Для определения полного количества необходимого электродного металла G_н.м принимается коэффициентk, учитывающий потери электродного металла на угар, разбрызгивание и огарки. В зависимости от марки электрода, режима и условий сварки коэффициент k принимается равным 1,2. 1,75. Зная G_н.м и вес одного электрода, определяем потребное количество электродов.

Расход проволоки. Практически расход электродной проволоки определяют исходя из массы наплавленного металла на 1 пог. м шва с коэффициентом К = 1,03, учитывающим неизбежные потери при наладке автомата или полуавтомата − возможные обрывы в процессе работы и неиспользованные концы проволоки в бухте.

Расход флюса. При определении расхода флюса учитывают образование шлаковой корки, неизбежные потери флюса в процессе сварки. Практически расход флюса можно принять равным расходу электродной проволоки с коэффициентом К = 1,13. При сварке на флюсовых и флюсо-медных подушках расход флюса повышается и коэффициент К принимают равным 1,2 от нормы расхода для швов, свариваемых без флюсовой подушки. Расход электродной проволоки и флюса приведен (см. табличные данные по справочнику сварщика).

Норму расхода электродов, проволоки и флюса на каждый тип и сечение шва подсчитывают, умножая удельную норму расхода на 1 пог. м на общую протяженность шва, т. е.

G − удельная норма, соответствующая типу шва, толщине материала, положению шва в пространстве и марке электродов, проволоки и флюса, кг/пог. м;

L − длина шва данного типа и калибра, м.

Полная норма расхода сварочных материалов на сварку конструкций в объеме чертежа, технологического комплекта или судна определяется суммированием норм на выполнение всех типов швов, входящих в чертеж, комплект или судно, с разбивкой по маркам и диаметрам.

Норму расхода электродов на прихватки, выполняемые при сборке под сварку (прихватка гребенок, скоб, полотнища по контуру для предохранения от деформаций), а также при сварке, устанавливают в процентах от массы электродов, расходуемых на сварку, в зависимости от сложности конструкции и толщины свариваемого материала.

Суммарная норма расхода электродов на все виды прихваток не должна превышать: при толщине материала до 12 мм − 15%, а при толщине материала свыше 12 мм − 12% (от массы электродов).

Удельный расход электродов дан в табл. (см. табличные данные по справочнику сварщика).

Масса стальной сварочной проволоки, размеры и масса бухт указаны в ГОСТ 2246−70.

Расход углекислого газа Н_г находится из соотношения, л

Hг=

q_r − удельный расход газа, л/мин;

t₀ − основное время сварки одного погонного метра шва;

L_Ш − длина шва, м;

1,2 − коэффициент, учитывающий расход газа при настройке и продувке шлангов.

Один килограмм углекислоты дает 509 литров углекислого газа. Исходя из этого, расход углекислоты на сварку 1 погонного метра шва составит, кг:

Данные о расходе при сварке защитных газов (углекислого газа и аргона) (см. табличные данные по справочнику сварщика).

3.7.1. Расчет затрат на материалы.

М = Мэл. + Мэп + Мпм + Мгг + Мф (3.12)

Мэл. – общие затраты на материалы;

Мэп – затраты на электроды;

Мпм – затраты на электродную проволоку;

Мгг – на газ и жидкое горючее;

Затраты на каждое из слагаемых:

Мi =gi × Цi (3.13)

gi – количество расхода материала;

Цi – цена за единицу веса материала.

3.7.2. Расчет затрат электроэнергии на одно изделие:

Зэл. = Нэ × Р × Ц _Эл (3.14)

Зэл – затраты электроэнергии на одно изделие;

Р – мощность сварочного оборудования, кВтч;

Цэл – цена электроэнергии, руб./кВтч;

Нэ – расход электроэнергии = 1/3 Т св. шт.;

Тсв. шт. – норма штучного времени на сборку и сварку одного изделия.

3.7.3. Калькуляция себестоимости сварочных работ единицы продукции и всего выпуска

Таблица 9. Калькуляция себестоимости

№ п/п	Наименование статей	Затраты на единицу продукции (руб.)	Затраты на весь объем (тыс. руб.)
Материалы
Затраты на электроэнергию
Зарплата работающих
Отчисления на соцстрах
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Амортизация зданий
ИТОГО

Пункт 1 – Затраты материалов на единицу изделия;

Пункт 2 – Затраты на электроэнергию на единицу продукции;

Пункт 3 – Зарплата на весь объем берется из таблицы 7, строка 1, а зарплата на единицу продукции составляет;

Пункт 4 – Отчисления на соцстрах – 30% от зарплаты;

Пункт 5 – Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования берутся из таблицы 8 итоговая строка, на единицу;

Пункт 6 – Амортизация зданий - 6% от стоимости зданий;

Пункт 7 – Сумма всех пунктов.

Калькуляция – определение в стоимостном выражении расходов, необходимых для выпуска и реализации продукции или объема работ по отдельным статьям затрат.

Калькуляцию составляют при определении себестоимости отдельных видов продукции.

Важнейшие задачи калькулирования себестоимости продукции – выявление и мобилизация имеющихся в производстве резервов для регулярного снижения затрат на её изготовление и роста на этой основе прибыльности цеха (участка).

Читайте также: