Устройство и принцип работы сварочного трансформатора

Время чтения: 7 минут

Сварочный трансформатор — это классическая разновидность сварочного аппарата, применяемая уже более ста лет. Трансформаторы зарекомендовали себя как надежные и неприхотливые аппараты, которые способны сварить даже самый толстый металл за счет большой сили сварочного тока. Сейчас трансформаторы используются нечасто, поскольку производители предлагают недорогие функциональные инверторы. Но для профессионалов и сварщиков старой закалки трансформаторы все еще играют большую роль.

В этой статье мы подробно расскажем, что такое сварочный трансформатор, как он устроен, какие существуют типы сварочных трансформаторов и для чего служит сварочный трансформатор. Этот материал создан специально для тех, кто только изучает азы сварки и выбирает сварочный аппарат для себя.

Общая информация

Сварочный аппарат трансформаторного типа — это один из классических представителей сварочного оборудования. Основная функция сварочного трансформатора — преобразование напряжения сети 220В или 380В в низкое, а также преобразование тока от низких до высоких значений. Любой трансформатор (будь он современный или выпущенный 30 лет назад) предназначен для ручной дуговой сварки с применением покрытых электродов.

С помощью трансформатора возможна как бытовая, так и профессиональная или промышленная сварка. В 20 веке сварочные трансформаторы широко использовались для профессиональных сварочных работ, пока их не вытеснили компактные инверторы нового поколения. Тем не менее, трансформаторы все еще используются многими сварщиками.

  • Низкая стоимость самого аппарата, а также его запчастей и технического обслуживания
  • Неприхотливость к хранению и эксплуатации
  • Высокая ремонтопригодность
  • Большая мощность
  • Возможность сварки толстых металлов
  • Большой вес и габариты, затрудняющие транспортировку
  • Не интуитивная регулировка силы тока (отсутствуют ручки и кнопки, регулировка осуществляется путем изменения величины индуктивного сопротивления или вторичного напряжения холостого хода)
  • Часто нестабильное горение дуги, затруднительный поджиг

Устройство и принцип работы

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора крайне просты. Именно из-за этой особенности трансформаторы настолько ремонтопригодны и недороги в обслуживании.

Устройство сварочного трансформатора

Трансформатор состоит из трансформаторного и регуляторного узла. Трансформаторный узел необходим для понижения напряжения, поступающего от сети 220В или 380В. Регулярный узел позволяет установить нужную вам силу тока.

Состав трансформаторного узла может разниться в зависимости от напряжения, необходимого для стабильной работы аппарата. Существуют однофазные, двухфазные и трехфазные аппараты. Однофазный трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Двухфазный — из двух однофазных. Трехфазный — из трех однофазных соответственно.

Что касается регуляторного узла, то зачастую это дроссель насыщения. Чтобы отрегулировать силу тока необходимо изменить зазор магнитопровода этого дросселя. Как вы понимаете, выполнять подобные манипуляции, каждый раз снимая корпус с аппарата, очень неудобно. Поэтому умельцы выводят на поверхность корпуса специальную ручку, с помощью которой можно механическим образом регулировать силу сварочного тока.

Два этих узла — трансформаторный и регуляторный — являются основой сварочного трансформаторного аппарата. Помимо этих узлов предусмотрены дополнительные устройства. Тем не менее, стандартная схема сварочного трансформатора все равно очень простая. По этой причине трансформаторы крайне редко выходят из строя. Если у трансформатора обнаружились неполадки, их можно легко устранить в домашних условиях.

Принцип работы сварочного трансформатора

В большинстве сварочных аппаратов сварочный ток преобразовывается из постоянного в переменный, чтобы была возможность зажечь дугу. В случае с трансформатором это правило не работает. Это единственный сварочный аппарат, позволяющий выполнять сварку с применением постоянного тока. Все, что необходимо — это адаптировать электрический ток под необходимые вам условия.

Это задача трансформаторного узла, о котором мы говорили выше. Он понижает входное напряжение до необходимого значения. Затем дело за регуляторным узлом, который позволяет точно настроить силу тока. Вот и все. Принцип действия максимально прост. Дополнительно может быть заземление.

Виды трансформаторов

Существуют различные виды сварочных трансформаторов. Они могут классифицироваться по разным критериям: по напряжению сети, по функциональности, по способу регулировки тока, по количеству рабочих постов. Давайте рассмотрим эти критерии подробнее

Напряжение сети

Сварочный трансформатор для ручной дуговой сварки может работать как от 220В, так и от 380В. Это зависит от того, сколько фаз у трансформатора. Выше мы уже говорили, что существуют однофазные, двухфазные и трехфазные аппараты. Однофазные работают от розетки 220В. Двухфазный сварочный трансформатор встречается редко, поэтому не будет заострять на нем внимание Трехфазные трансформаторы требуют напряжения 380В.

Также существуют комбинированные трансформаторные аппараты, способные работать при любом напряжении сети.

Функционал трансформатора

От функциональности напрямую зависит назначение сварочного трансформатора. Разделяют бытовые, профессиональные и промышленные аппараты. У них разные характеристики, соответственно разный функционал. Аппарат бытового класса не способен выдать более 200А, поэтому его возможности ограничены. А вот профессиональные модели генерируют от 300А и позволяют варить даже толстый металл.

Промышленный сварочный трансформатор обладает возможностями, позволяющими выполнять самые сложные сварочные работы. Но, справедливости ради, сейчас трансформаторы практически не используются в промышленной сварке. Их заменили более технологичные аппараты.

Количество рабочих постов

Трансформаторы для ручной дуговой сварки могут предназначены для разного количества рабочих постов. Чем больше сварочных кабелей можно подключить к трансформатору, тем больше рабочих постов можно организовать.

Читайте также:  Срок службы фрезерного станка

Условно аппараты делятся на однопостовые и многопостовые. Однопостовые рассчитаны на одно рабочее место. Проще говоря, к такому аппарату можно подключить всего один сварочный кабель и работу сможет выполнить только один сварщик. Многопостовые аппараты позволяют подключать от 3 до 6 кабелей, тем самым позволяя осуществлять сварку трех-шести сварщикам одновременно.

Способ регулировки силы тока

Выше мы писали, что трансформатор для сварки оснащен регуляторным узлом в котором есть дроссель насыщения. Меняя расстояние между катушками можно изменить и силу тока. Но на самом деле, это не единственный тип регулировки сварочного тока.

Помимо дросселя насыщения может использоваться дроссель магнитного зазора, двигающийся или подмагниченный шунт, реактивная обмотка, подвижная катушка кондекнсатор, рассеивающиеся обмотки, тиристорные регулировки или импульсные стабилизаторы.

Как видите, существует множество разновидностей трансформаторов. Поэтому выбирайте аппарат исходя из своих потребностей и нужд. Для домашнего использования будет достаточно однофазного однопостового трансформатора с максимальной силой тока до 300А, с дросселем насыщения для регулировки. Такие аппараты наиболее надежны и неприхотливы в эксплуатации.

Вместо заключения

Трансформаторы — это надежные и неприхотливые аппараты, зарекомендовавшие себя при выполнении любых задач: от бытовых до промышленных. Сейчас они практически не используются из-за большого разнообразия аппаратов инверторного типа, но это не значит, что трансформаторы исчезнут. У них есть свои неоспоримые преимущества, которыми вряд ли смогут похвастаться даже самые современные инверторы.

С помощью трансформатора можно варить толстый металл, ему под силу сварка любой сложности. Но учтите, что для работы с трансформатором необходимо обладать навыками сварки. Только так вы сможете добиться достойного качества швов. С другой стороны, если вы изучите азы сварки на трансформаторе, то потом сможете качественно выполнять работу на любом типе сварочного оборудования. Желаем удачи в работе!

Сварочный трансформатор – это простейшее устройство, с помощью которого можно выполнять сварочные работы с помощью покрытого электрода. Конструкция этого устройства настолько простая, что практически любой электрик может собрать сварочный трансформатор и выпрямитель в своем гараже. Особенно популярными они были в нашей стране лет 15 назад, когда достать новомодный инвертор было нелегко, а стоимость таких сварок была неподъемной для простых покупателей.

Сегодня на их место пришли компактные и более безопасные инверторы, хотя во многих гаражах все еще стоят несуразные коробки именуемые трансформаторами. Если вы заинтересованы в приобретении современного трансформатора или решили собственными руками сделать сварку, то следует тщательно изучить принцип работы сварочного трансформатора.

Принцип действия

Чтобы понять принцип действия сварочного трансформатора, обратим внимание на простейшую конструкцию, состоящую из 2-х обмоток и работающую с однофазным током. В этом нам поможет схема сварочного трансформатора:

Как видно из рисунка, конструкция максимально простая – основа и две обмотки.

Магнитопровод – это элемент с замкнутым контуром, созданный из ферромагнитного сплава. Благодаря этому сопротивление контура снижается, а электромагнитная связь контуров увеличивается. Это простейшая схема сварочного трансформатора, есть еще различные модификации с дросселем и другие разновидности.

Первичная обмотка подключается к сети, а вторичная уходит на нагрузку, в нашем случае это держатель электрода и масса. При подаче напряжения на первичный контур в нем проходит переменный ток, создающий магнитный поток в основе, который индуцирует в обеих обмотках ЭДС. Возникшие силы можно пропорционально соотнести с числом витков обмотки, а если опустить незначительные (до 5%) потери напряжения, то получаем соотношение:

N1N2= U1U2 – это значение называют коэффициент трансформации.

Соотношение количества витков может быть больше 1, тогда трансформатор выполняет понижение напряжения и называется понижающим. Если коэффициент меньше 1, то это трансформатор повышающий.

Представим, что в нашем случае первая обмотка состоит из 100 витков, а вторичная из 5, 100/5=20 коэффициент трансформации. Подключив такое устройство к стандартной сети 220 В, на выходе получим 220/20= 11В. Данный коэффициент правдив не только для преобразования напряжения, но и силы тока, при потреблении первичной обмоткой 5 А, на контактах получим все 100А. Силу тока можно регулировать в процессе сваривания, для этого изменяют зазор магнитопровода. Рост или снижение этого расстояния уменьшает сопротивление и соответственно, на величину магнитного потока. Увеличив зазор мы снижаем силу тока, а для увеличения сварного тока зазор сокращают.

Зная соотношение количества витков обмотки и напряжения сети можем подобрать число витков вторичной обмотки, чтобы получить требуемые значения напряжения и силы тока. Нормальное напряжение холостого хода сварочного трансформатора считается 60В, что соответствует трансформаторному коэффициенту, равному 3.6.

Устройство и конструкция трансформатора

Для более простого понимания работы устройства, рассмотрим его основные составляющие на примере существующего трансформатора. На картинке отмечены его основные узлы:

1- Первичный контур обмотки, покрытый изоляцией.
2- Вторичный контур обмотки без изоляции, с воздушными каналами для вентиляции обмотки;
3- Подвижный сердечник трансформатора;
4- Система подвеса, сохраняющая устройство от повреждений;
5- Система управления, отвечает за изменение зазора в магнитопроводе, а также за регулировку воздушного зазора обмотки;
6- Винт регулировки воздушного зазора;
7- Рычаг винта.

Это только один из вариантов исполнения данной конструкции. Как видно, в целом сам сварочный трансформатор устройством мало чем отличается от понижающего трансформатора. Сварщик орудует для управления основными действиями системой управления, регулируя тем самым сварочный ток и степень вентиляции обмоток с помощью специального винта. Таким образом, конструкция является максимально простой и интуитивно понятной для работы.

Читайте также:  Методы контроля качества сварки

Простота конструкции – залог множества положительных качеств, чего увы нельзя сказать про качество сварного шва. Многие критикуют подобные устройства за неравномерность сваривания, нестабильную дугу и невозможность тщательно обработать конструкции малого размера. Аппараты можно применять для больших объемов исполнения крупных ответственных конструкций, но для тонкой и точной работу лучше использовать другие доступные сварочные аппараты.

Классификация сварочных трансформаторов

Разделение на виды сварочных трансформаторов происходит исходя из типа сварки и управления фазами. Первый признак выделяет устройства для ручной дуговой сварки и автоматической, с применением флюса. Второй получил более внушительную классификацию, которая выглядит следующим образом:

  1. Устройства со стандартным магнитным рассеянием амплитудной регулировки (присутствует дроссель с воздушным промежутком или насыщения);
  2. Приборы с повышенным магнитным рассеиванием (содержат подвижные разнесенные обмотки, намагниченные конденсаторы, импульсные выпрямители);
  3. Тиристорные (содержат импульсивные выпрямители или подпитку).

Мы рассмотрели общую классификацию сварочных трансформаторов переменного тока, которая является лишь поверхностной. Для более точного понимания существующих моделей устройств, следует разобраться в трансформаторах, отличающихся друг от друга преимущественно фазовым управлением.

Устройства, работающие на переменном токе с синусоидальным управлением сварочного процесса делают это за счет изменения сопротивления или переключения тока холостого хода. При это удается без изменений передать синусоидальную форму входного тока сварки трансформаторной.

Тороидальный трансформатор считается одним из наиболее интересных по своей конструкции. Его особенность состоит в том, что большая часть устройств собирается по схеме, аналогичной буквам Ш или П, а этот повторяет форму бублика. Благодаря такой компоновке удалось снизить размеры прибора, при этом получив больше мощности из текущего объема механизма. Конкурировать с ним может только трехфазный трансформатор с системой ступенчатого понижения тремя однофазными приборами. Этот является наиболее компактным и удобным в управлении, среди существующих ныне на рынке моделей.

Все сказанное выше относится к переменному току, но стоит упомянуть и трансформаторы постоянного тока, точнее аппараты, имеющие в своей конструкции выпрямитель переменного тока в постоянный. Они более удобны, выдают стабильную дугу, однако для работы с ними требуется определенная специализация.

Подобные механизмы редки в использовании из-за сложного принципа работы, который не только утяжеляет сам аппарат, но и делает его чрезмерно дорогим. Благодаря доступности работ с цветным металлом и нержавейкой трансформаторы постоянного тока, чаще всего, используются на мелких и крупных предприятиях, для обработки редких металлов. Не стоит забывать и то, что они требуют особых электродов, поэтому их бытовое применение практически исключено. Сравнивая две модели для переменного и постоянного тока, первую следует выбирать для личных нужд, а второй вариант лучше подойдет для ответственных работ в сфере сварочных услуг.

Ограничитель холостого хода

Блок снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов – один из важнейших элементов. Он работает в полностью автоматическом режиме и уменьшает индукцию при размыкании вторичного контура до неопасного уровня. Данное действие происходит почти мгновенно, согласно общепринятым нормам время срабатывания не должно превышать одну секунду с момента размыкания цепи до момента выравнивания холостого хода.
Особенность работы сварки такова, что при разрыве цепи в магнитопроводе резко возрастает величина магнитного потока. Следом происходит скачок ЭДС самоиндукции. Это практически всегда приводит к последствиям, вроде выхода из строя аппарата или поражения током сварщика. Избежать подобного можно с помощью ограничителя холостого хода, который снижает значение ЭДС до уровня безопасного для сварщика и устройства, примерно 12В. БСН продаются отдельно, поэтому собственное устройство просто необходимо укомплектовать подобной защитой.

Сварочные трансформаторы незаменимы для ручной дуговой и некоторых видов промышленной сварки.

Это устройства, предназначенные для преобразования напряжения из общегородской сети в оптимальное для сварочного аппарата.

Трансформатор для сварки понижает напряжение до напряжения холостого хода и обеспечивает бесперебойную работу такого аппарата.

Конструкция сварочного трансформатора

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в постепенном понижении напряжения до 60-80В, повышении силы тока до 40-500А (или больших значений в профессиональных моделях) и подержании переменного тока.

В основе этого процесса лежит простейший принцип электромагнитной индукции: разница между количеством витков в первичной и вторичной обмотке определяет коэффициент преобразования, а возможность управления рассеиванием магнитного поля путем перемещения подвижных частей прибора позволяет регулировать выходное напряжение.

Проходящий по магнитопроводу ток создает переменное напряжение в каждом витке катушки, которое на выходе суммируется в оптимальное напряжение.

Для быстрого проведения сложных сварочных работ профессионалы используют плазменную технологию сварки. Сварка плазмой достаточно сложный процесс, требующий соответствующих навыков и умений.

Для качественного проведения сварочных работ важно правильно подобрать расходные материалы. Читайте здесь о том, как выбрать проволоку сварочную нержавеющую.

Конструкция сварочного трансформатора довольно проста, поэтому многие любители предпочитают не покупать, а сделать сварочный аппарат для дома:

  1. Центральная часть – сердечник (магнитопровод), состоящий нескольких стальных пластин, изолированных друг от друга. Для самодельных сварочных аппаратов его советуют набирать из пластин электротехнической стали, взятых из «донорской» техники.
  2. На сердечнике размещают одну или несколько обмоток изолированным проводом. Первичная обмотка всегда одна, на нее подается ток из сети, остальные обмотки – вторичные.
  3. Регулировка выходного напряжения в разных конструкциях достигается за счет движения ходового винта, проходящего через магнитопровод и обмотку, и движения подвижных обмоток (в большинстве конструкций неподвижной является сетевая обмотка).
  4. Корпус защищает устройство от повреждений.
  5. Дополнительные элементы (вентиляция, ручки, колеса для удобного перемещения тяжелых моделей).
Читайте также:  Типы хвостовиков буров для перфораторов

Самодельные конструкции

В самодельных конструкциях первичную (сетевую) обмотку обычно делают из специального обмоточного медного провода, требования к вторичной обмотке ниже, для нее часто берется многожильный сварочный кабель (с сечением 25-35 мм).

На любительских аппаратах выводы обмоток делаются просто на медные клеммы, фабричные варианты снабжены более надежными переключателями.

Подробная схема сварочного трансформатора зависит от типа сердечника (стержневой или тороидальный) и имеющихся в распоряжении мастера материалов.

Более сложное устройство имеет трансформатор для сварочного инвертора, отличие – в наличие нескольких преобразователей, на которых переменный ток преобразуется на первом этапе в постоянный, а затем – в переменный, но заданного напряжения. Кроме того, конструкция усложнена добавлением электроники, позволяющей более точно контролировать процесс.

Виды и характеристики сварочного трансформатора

Назначение сварочного трансформатора во многом определяет его конструкцию:

  1. Мощность сварочного трансформатора промышленных моделей достаточна для обеспечения нескольких рабочих мест, это многопостные приборы со сложным устройством.
  2. В быту используются однопостные модели.

Разделение по фазовому регулированию:

  1. Однофазные модели работают только при напряжении 220В. Силы тока на выходе подобных устройств достаточно для бытовых нужд.
  2. Трехфазные сварочные трансформаторы работают при напряжении в сети 380В, они дают на выходе большую силу тока, позволяющую сваривать металл большей толщины. Существуют модели, которые рассчитаны на работу как при напряжении 220В, так и при напряжении 380В.

Во время сварки мягких металлов есть опасность прожечь их насквозь. Сварка алюминия инвертором должна проводиться очень осторожно и с использованием соответствующих расходных материалов.

Простые гаражные сварочные работы можно проводить даже самостоятельно. Узнайте по этой ссылке, как работать полуавтоматической сваркой.

А если у вас нет соответствующего сварочного аппарата, можно воспользоваться холодной сваркой. Например, читайте тут можно ли холодной сваркой заварить глушитель.

По конструкции устройства выделяют:

  1. Модели с номинальным магнитным рассеиванием. Они состоят из двух частей: трансформатора и дросселя для регулировки напряжения.
  2. Изделия с увеличенным магнитным рассеиванием имеют более сложную конструкцию из нескольких подвижных обмоток, конденсатора или импульсного стабилизатора и других элементов.
  3. Тиристорные модели – сравнительно новый тип подобных устройств. Они состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора. Тиристорные модели имеют меньший вес по сравнению с другими типами.

Принцип действия

Принцип действия сварочного трансформатора универсален, но сложность конструкции и требования к характеристикам устройства зависят от назначения конкретного прибора.

Трансформатор для точечной сварки должен выдавать на выходе ток силой в 5-10 кА у маломощных моделей и до 500 кА – у мощных моделей, поэтому вторичная обмотка выполняется в одним виток.

Трансформатор для контактной сварки должен обладать высоким коэффициентов преобразования, а прерывающие устройства – надежностью и довольно сложным устройством, в противном случае качество сварки будет страдать.

При изготовлении и покупке такого прибора следует обращать внимание на базовые характеристики:

  • Напряжение сети – от него зависит количество фаз, в которых работает прибор.
  • Номинальный сварочный ток – у бытовых моделей он находится около отметки 100А, профессиональные изделия могут давать до 1000А.
  • Широкие пределы регулирования сварочного тока позволяют использовать электроды разного диаметра. Для бытовых моделей характеры значения около 50-200А.
  • Номинальное рабочее напряжение – напряжение на выходе из устройства. Для дуговой сварки достаточно 30-70В.
  • Номинальный режим работы определяет, сколько прибор может проработать непрерывно.
  • Напряжение холостого хода – важная характеристика для дуговой сварки. По правилам безопасности она не может превышать 80В, но чем ближе напряжение холостого хода к этой границе, тем проще вызвать дугу.
  • Потребляемая мощность и мощность на выходе позволяют рассчитать КПД устройства. Чем он выше, тем эффективнее работает прибор.

Подбираете универсальный сварочный аппарат для работы с разными видами металлов? Воспользуйтесь сварочным полуавтоматом. Узнайте о том, как работать с горелкой для сварочного полуавтомата для проведения качественной сварки.

Для каждого вида сварочных работ придуманы разные типы сварочных аппаратов, детальнее в этой публикации.

Во время проведения сварочных работ не забывайте о защите. Читайте по адресу, о преимуществах использования щитков сварщика хамелеон.

Возможные неполадки в работе трансформатора для сварки

Как купленное, так и сделанное самостоятельно устройство может перестать работать по одной из множества причин. В большинстве случаев ремонт изделия по силам осуществить даже любителю (исключая сложные промышленные модели).

Самая частая причина неполадок – замыкание в цепи между элементами устройства, что может вызывать отключение прибора.

Для устранения этой неисправности сварочного трансформатора следует разобрать устройство и заменить неисправный элемент, если причина замыкания очевидна (часто источником неприятностей является клеммная колодка и обмотка возле нее).

Еще одна часто встречающаяся проблема – чрезмерный нагрев. Его вызывает установка тока большего, чем рекомендовано, значения.

Сильное гудение говорит о том, что внутри корпуса разболтались болт или гайка. Для исправления нужно просто разобрать изделие и подтянуть все соединения.

После ремонта нужно провести испытание сварочного трансформатора, если устройство работает в нормальном режиме, можно продолжать его использовать.

Устройство сварочного трансформатора отличается простой, а сам прибор – надежностью и доступностью.

Сварочные трансформаторы широко применяются любителями для дуговой сварки, с их помощью можно соединить тонкие листы металла и выполнить практически любой необходимый непрофессионалу ремонт металлических деталей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector