Сварочный трансформатор мощность квт

Обновлено: 29.04.2024

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.

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.

Принцип работы сварочного трансформатора и чем он отличается от инвертора

Электросвариванием соединяют между собой металлические элементы уже около 150 лет. Способ не теряет актуальности и по сегодняшний день. А сварочный трансформатор выступает классическим оборудованием для этого метода. И хотя его неуклонно вытесняют более функциональные и недорогие инверторы, несколько устаревший агрегат остается в чести у сварщиков старой закалки. Рассмотрим устройство трансформатора и определим, чем он отличается от инвертора.

Что такое сварочный трансформатор

В первый раз куски металла между собой с помощью электричества соединил русский инженер Николай Бенардос в 1882 году. И запатентовал этот способ по всему миру под названием «электрогефест». Впоследствии метод неоднократно дорабатывался, оборудование усовершенствовалось, а термин упростился до «электросварки».

Сварочный трансформатор – это прибор, который преобразует переменный ток, обеспечивая оптимальный уровень для сварки металлов. Для этого он понижает напряжение в сети, как от 220 В, так и 380 до необходимых 60-75 В. Назначение аппарата – ручная дуговая сварка при помощи электродов. Рассмотрим, для чего служит сварочный трансформатор и какие у него достоинства.

Агрегат очень широко применяется повсеместно. Эта сфера охватывает, как использование для бытовых нужд, так и промышленное эксплуатирование. Для работы на производстве требуется овладеть специальностью. Потому что технологии и способы сварки сильно отличаются из-за сложности обрабатываемых механизмов и узлов.

Поэтому сварщику приходится знать все о характеристиках металлов. Уметь делать различные швы и знать в каком случае использовать каждый из них. В бытовых целях трансформатором может легко пользоваться и новичок, без специализированных знаний. Для получения достаточно качественного шва потребуется лишь немного практики.

Достоинства сварочного трансформатора:

Большая мощность.
Способность сварить металлы большой толщины.
Очень долгий срок эксплуатации.
Простота в использовании.
Неприхотливость в хранении.
Легкий ремонт.
Низкая цена, как на сам агрегат, так и его запчасти.

Из недостатков можно выделить большой вес и габариты. Правда это касается только промышленных экземпляров. Аппараты для домашнего использования очень компактны и весят не слишком много. У обоих вариантов бывают трудности в зажигании, а также нестабильное горение дуги.

Новички отмечают неудобство регулировки силы тока. У трансформатора отсутствуют переключатели и кнопки для этой цели. Необходимо самостоятельно изменять либо величину индуктивного сопротивления, либо вторичное напряжение холостого хода. А для этого нужен опыт.

Устройство трансформатора

Рассмотрим, из чего состоит сварочный трансформатор. Востребованным агрегат делает его простота. Это отражается в его обслуживании и необременительном ремонте. Ведь аппарат состоит всего из двух несложных узлов.

Первый нужен для понижения напряжения, идущего от сети. Причем можно включать прибор в источник питания, как в 220 В, так и 380. Из-за последней особенности трансформаторный узел может быть в первом случае однофазным. А если необходимо преобразовать напряжение в 380 В, то двухфазным или трехфазным.

Одна фаза состоит из сердечника и двух обмоток. Трехфазный трансформатор содержит внутри три однофазных. Двухфазный – только два обычных, но такие приборы большая редкость. А для управления служит регулировочный узел.

Его роль часто играет простейший дроссель насыщения. Чтобы поднять силу тока и тем самым снизить напряжение нужно изменить зазор магнитопровода у этой детали. И для удобства в работе для этой операции на корпус выводят специальную ручку. Такую простейшую конструкцию умельцы часто собирают самостоятельно.

Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах любой сложности

В заводском исполнении к первой обмотке добавляют полупроводниковый регулятор, на основе тиристоров. Вторую обмотку подключают к выпрямительному мосту. Тем самым обеспечивая два уровня напряжения. Охлаждение для обоих вариантов устанавливается принудительное.

Стандартная комплектация сварочного аппарата:

Магнитопровод.
Сердечник.
Первичная обмотка.
Вторичная обмотка.
Тиристорный регулятор.
Импульсный стабилизатор.
Конденсаторы.
Регулировочный винт с рукояткой для вращения.
Защитная система подвесов.
Клеммы для проводов.
Корпус.

Для большей эффективности и удобства при пользовании в прибор добавляется вентилятор. Принудительное охлаждение увеличивает время беспрерывной работы аппарата. Для защиты от перегрузки устанавливают автоматический выключатель. А для лучшей функциональности монтируют несколько вторичных обмоток.

Простейшая схема исполнения является залогом надежной работы. Агрегаты очень редко выходят из строя. А если это происходит, то ремонт их несложен. Заменить недорогие детали может любой человек. В том числе и без специальных знаний.

Как работает прибор

Большинство сварочных аппаратов преобразует постоянный ток в переменный. Это нужно для зажигания дуги. Трансформатор же позволяет работать с постоянным током. Поэтому остается только адаптировать электрический ток под нужные условия.

Принцип действия сварочного трансформатора основан на обычных физических процессах. Сначала подается ток на первую катушку. И она создает магнитное поле. В результате, благодаря электродвижущей силе (ЭДС), электроны получают направленное движение.

Ток, двигаясь по спирали первой катушки, через сердечник доходит до вторичной обмотки. А поскольку витков на ней меньше, то выходное напряжение понижается. Этой работой занимается трансформаторный узел.

Для того, чтобы отрегулировать силу тока, необходимо изменить расстояние между обмотками. Приближение вторичной спирали из проволоки к первой катушке повышает силу тока. Бывают трансформаторы с иной конфигурацией. Вторичная обмотка закреплена наглухо, а подвижным делают сердечник.

Как правильно варить: пособие для начинающих сварщиков

Пока электрод сваривает металл, агрегат находится под нагрузкой. После окончания работы над швом, аппарат сразу переходит в холостой режим. Причем на вторичной обмотке сохраняется напряжение. Ведь ЭДС наводится магнитным потоком.

Величина напряжения холостого хода сварочного трансформатора от 48 до 70 В считается безопасной. Все, что не входит в эти рамки, уже несет угрозу для жизни. Поэтому в простейшую электрическую цепь необходимо встроить ограничитель. Он автоматически будет снижать напряжение сразу же после затухания дуги. Также требуется обеспечить надежное заземление корпуса прибора при работе.

Видео описание

Видео объяснит, как работает сварочный трансформатор:

Классификация по признакам

Обычно агрегаты делят на 3 вида. По принципу работы сварочного трансформатора. Вернее, его управляющего узла. Выделяют приборы амплитудного регулирования с нормальным или увеличенным рассеиванием. Первый вариант содержит дроссель. Второй более сложен, поскольку имеет, кроме реактивной обмотки, стабилизатор напряжения и конденсаторы.

В третьем виде силу тока регулируют тиристоры. Иногда в такие приборы встраивают еще один трансформатор для подпитки. Она нужна для устойчивости горения дуги. Или эту роль берет на себя импульсный стабилизатор.

В остальном все виды сварочных трансформаторов можно классифицировать по таким признакам:

Количество рабочих постов. Этот показатель определяет, сколько сварочных кабелей можно подключить к аппарату. Существуют многопостовые агрегаты, позволяющие работать одновременно шести сварщикам.
Способ регулировки. Он зависит от состава управляющего узла.

Ввиду сказанного можно сформулировать рекомендации по выбору сварочного трансформатора для бытовых нужд. Для дома подойдет однофазный прибор с регулирующим дросселем насыщения. Однопостовой агрегат лучше подобрать с выходной силой тока не меньше 300 А. Это пригодится, если придется работать с толстым металлом.

Рейтинг сварочных аппаратов для дома и дачи: инвертор какой фирмы выбрать, технические характеристики аппаратов

Чем отличается трансформатор от инвертора

Современный сварочный аппарат подключается к сети переменного тока. Затем он преобразует его в постоянный. А после этого инвертирует обратно в переменный. Такая сложность нужна, чтобы получить на выходе частоту 50-80 кГц вместо обычных 50 Гц.

Но это еще не все. В процессе преобразования напряжение падает до 90 вольт. Некоторые приборы могут понизить его и до 30 В. Благодаря этому сила тока может достигнуть отметки в 500 ампер. А на выходе прибор снова выпрямляет напряжение, и работа ведется на постоянном токе в режиме многотысячной пульсации.

Такая операция возможна благодаря сложности устройства. Кроме понижающего трансформатора, прибор укомплектован различными фильтрами и модуляторами. В него установлены кулеры охлаждения, а также всевозможные регуляторы и датчики.

Но при всей сложности схемы, она позволяет уменьшить размеры трансформатора и значительно сократить, как габариты прибора, так и его вес. К тому же электрическая дуга не теряет стабильности, а металл хорошо плавится и образует ровный шов.

Дополнительные преимущества инвертора перед трансформатором:

Потребление электроэнергии значительно сокращено.
Хорошая производительность при меньшей мощности.
Регулировка силы тока, позволяющая сваривать не только тонкие, но и толстые металлы.
Возможность работы с легированными сталями, медью и алюминием.
КПД остается неизменным длительное время при непрерывной работе.

А главным минусом выступает высокая цена на инверторы. К тому же прибор очень капризен. Сразу же реагирует на понижение температуры окружающей среды. А из-за сложности комплектации затрудняется ремонт, который также превращается в дорогостоящее удовольствие.

Видео разъяснит, что такое сварочные трансформаторы, каково устройство и принцип работы у прибора. И в чем их отличие от инверторов:

Диодный мост для сварочного аппарата: особенности работы, плюсы и минусы

Коротко о главном

Сварочный трансформатор понижает напряжение бытовой или промышленной сети до семидесяти вольт. При такой нагрузке становится возможным соединение металлических элементов между собой ручной дуговой сваркой. При работе необходимо использовать специальные электроды.

Трансформатор имеет неоспоримые преимущества перед современным сварочным инвертором. Это заключается в простоте устройства, стабильности в работе и низкой цене, как на сам прибор, так и на его комплектующие. Промышленные трехфазные модели качественно сваривают между собой даже самый толстый металл.

При выборе прибора для бытовых нужд, нужно обратить внимание на его фазность и способ управления, а также на максимальную генерацию тока. Приобретать для дома лучше однофазное устройство с регуляцией либо на дросселе, либо на тиристорах. Сила тока должна быть не меньше 300 А.

Читайте также: