Сварочный трансформатор: применение и принцип работы

Сварочный трансформатор является основным устройством, обеспечивающим возможность проведения ручной электродуговой сварки. Такого рода оборудование широко применяется в мастерских по ремонту транспортных средств, промышленной техники, а также для создания и восстановления металлоконструкций. Благодаря простоте применения, этими сварочными аппаратами также часто пользуются в быту для сваривания различных металлических изделий. В статье будет рассмотрено, для чего служит сварочный трансформатор, какие его особенности, принцип работы и основные характеристики.

Схема сварочного трансформатора

Трансформаторы для электродуговой сварки отличаются простотой своего исполнения. Универсальная конструкция сварочного трансформатора предусматривает наличие следующих узлов:

У сварочного трансформатора принцип работы заключается в преобразовании переменного тока питающей сети к тем параметрам, которые необходимы для выполнения сварочных работ. В зависимости от особенностей технологии преобразования и способов регулирования тока, различают три принципиальные схемы сварочных трансформаторов:

• с амплитудной регулировкой и магнитным рассеиванием нормального типа;

• с амплитудной регулировкой и магнитным рассеиванием усиленного типа;

• с регулировкой на тиристорах (фазовая регулировка).

В трансформаторах первых двух видов величину сварочного тока регулируют за счет изменения электрического сопротивления в цепи или напряжения холостого хода. В устройствах с магнитным рассеиванием нормального типа используется дроссель насыщения с воздушной прослойкой, а в устройствах с усиленным рассеиванием – подвижные обмотки, шунты или конденсаторы.

Если рассматривать вариант регулирования с помощью трансформаторных шунтов, то он заключается в следующем. Когда нужно уменьшить величину силы тока, шунт механически подается в магнитопровод, что приводит к рассеиванию на нем магнитного поля. Вследствие этого меняется величина электрического сопротивления цепи, что отражается на величине тока и напряжения.

Вся суть применения шунта в том, чтобы часть магнитного потока рассеивалась на нем и не попадала во вторичную обмотку, к которой подключается сварочный электрод.

Конструкция трансформаторов с подвижными обмотками предусматривает применение нескольких обмоток, каждая из которых является отдельной ступенью для регулирования. Такие ступени имеют разное число витков, при их подключении к питающей цепи соответственно будет меняться величина сварочного тока на выходе. Если в первичной и вторичной обмотке используется по несколько ступеней, появляется возможность регулировать сварочный ток в широком диапазоне и получать более точные вольтамперные характеристики сварочной дуги.

В трансформаторах с фазовым регулированием используется специальный тиристорный блок. Он обеспечивает преобразование переменного тока питающей сети в импульсы определенной продолжительности и периодичности.

Характеристики сварочного трансформатора

Основное предназначение сварочных трансформаторов – это ручная электродуговая сварка переменным током. С их помощью сваривают заготовки черных металлов, которые располагаются внахлест. Качество сварки будет зависеть от характеристик используемой техники. Среди основных параметров сварочных трансформаторов, которые непосредственно влияют на его работу и качество сварки, выделяют следующие:

• мощность – один из основных параметров, который характеризует способность аппарата работать при пиковых нагрузках; рекомендуется выбирать трансформаторы с запасом мощности на 15-20%, в таком случае техника не будет работать на пределе своих возможностей;

• сварочный ток – от этой величины зависит, какой толщины заготовки можно будет сваривать и какие по диметру электроды можно будет использовать;

• напряжение холостого хода – это напряжение в сварочной цепи до момента зажигания дуги; его величина должна быть такой, чтобы быстро зажигать дугу и быть безопасным для сварщика; зачастую напряжение холостого хода составляет порядка 50-90 В;

• коэффициент использования мощности – эта величина показывает, насколько эффективно будет использоваться аппаратом его рабочая мощность; чем значение выше, тем лучше;

• продолжительность рабочего цикла – параметр указывает, какой период времени трансформатор может непрерывно работать до необходимости отключения, чтобы остыть; чем значение выше, тем рабочий цикл у аппарата больше.

Принцип работы сварочного трансформатора

В основу работы сварочных трансформаторов положен принцип преобразования переменного тока, который поступает от электрической сети, в ток с низким напряжением и высоким значением силы тока. В зависимости от конструкционного исполнения электрической системы, трансформаторы могут работать от напряжения 220 В (бытовые) или от 380 В (промышленные). Весь процесс преобразования электрической энергии основан на применении явления электромагнитной индукции.

Как было указано выше, сварочный трансформатор имеет две обмотки – первичную и вторичную. Первичная подключается к источнику электропитания, а вторичная – к электроду сварочного аппарата. При подаче напряжения на первичную обмотку происходит генерирование переменного магнитного поля вокруг обмотки. Оно в свою очередь индуцирует переменное напряжение во вторичной обмотке. Напряжение на вторичной обмотке имеет меньшее значение, чем на первичной обмотке, но больший ток. Этот ток и используется для зажигания дуги между электродом и свариваемыми деталями.

Чтобы изменять значение сварочного тока, меняют величину магнитного поля, генерирующего ток во вторичной обмотке. Для этого могут использоваться разные варианты системы регулирования величины тока, они могут создаваться на основе:

• катушек с изменяемым индуктивным сопротивлением;

• дросселя (может находиться в отдельном или в том же корпусе, что и трансформатор);

• подвижных магнитных шунтов;

• подвижных каскадных катушек;

• тиристоров.

Когда электрод не контактирует со свариваемыми металлическими заготовками, аппарат работает на холостом ходу. Напряжение холостого хода настраивается таким, чтобы оно было безопасным для сварщика. В большинстве случаев оно составляет порядка 60-80 В.

Качество сварки с применением сварочного трансформатора зависит от нескольких факторов:

• величина тока во вторичной обмотке – сварочный ток должен выбираться под используемые электроды и толщину свариваемых деталей; если он выбран неверно, заготовка не будет достаточно провариваться (когда ток ниже необходимого значения) или прожигаться (когда ток слишком большой);

• скорость сварки – слишком высокая скорость сварки может привести к поверхностным дефектам, таким как пузыри или трещины в сварном шве; слишком низкая скорость вызывает перегрев и деформации свариваемых деталей;

• подготовка поверхности – поверхность свариваемых заготовок должна быть хорошо очищена от грязи, жира и других загрязнений; плохо подготовленная поверхность может привести к недостаточному сцеплению между свариваемыми материалами и, соответственно, к низкому качеству сварки;

• вид электрода – выбор правильного типа электрода также важен для получения высокого качества сварки; для разных типов материалов и различных условий сварки применяются определенные виды электродов.

Подключение сварочных трансформаторов

Правильное подключение сварочных трансформаторов и его настройка являются важными аспектами безопасной и эффективной работы сварочного оборудования.

Некорректное подключение техники может привести к серьезным аварийным ситуациям, включая поражение электрическим током или возгорание. Поэтому, перед подключением важно тщательно изучить эксплуатационную инструкцию производителя и следовать ее рекомендациям.

Ниже приведены общие требования по безопасному подключению сварочного трансформатора:

• перед подключением проверить, что устройство отключено от электрической сети и что все переключатели и регуляторы находятся в позиции "выключено";

• подключить кабель питания к сварочному трансформатору, убедившись, что провода подсоединены к правильным зажимам;

• подключить заземляющий провод к зажиму заземления на сварочном трансформаторе;

• подсоединить кабель сварочного электрода к соответствующему зажиму на сварочном трансформаторе;

• проверить все подключения, убедившись, что они выполнены правильно и надежно зафиксированы;

• включить сварочный трансформатор и проверить, что он работает нормально и безопасно.

Не менее важной является и настройка сварочного трансформатора. Ее некорректное выполнение приводит к неэффективной работе сварочного оборудования, неудовлетворительным результатам сварки, а также к повреждению сварочной техники.

Настройка сварочного трансформатора включает в себя правильный выбор электродов, величины сварочного тока и напряжения холостого хода. От этих факторов зависит не только безопасная и эффективная работа сварочного оборудования, но и качество сварочного соединения.

Область применения сварочных трансформаторов

Сварочные трансформаторы получили широкое практическое применение, как в быту, так и для профессионального применения. Среди основных областей, где используется это оборудование, можно выделить:

• промышленное производство металлических конструкций;

• строительство и ремонт зданий, различных сооружений;

• производство металлических изделий;

• монтаж металлоконструкций разной сложности;

• судостроение и авиационная промышленность;

• ремонт автомобилей и транспортных средств;

• монтаж металлических труб и трубопроводов

Подводя итоги

Сварочные трансформаторы – это достаточно простое и широко применяемое оборудование для сварочных работ разной степени сложности. Благодаря этому их применяют в различных областях, включая металлообработку, строительство, производство и ремонт. С помощью трансформаторов получают высоконадежные и долговечные неразборные конструкции. Чтобы качество работы было всегда на высоте, важно правильно выбирать оборудование под конкретные задачи. Корректные рабочие параметры техники позволят получить от нее максимальный КПД и гарантировать безопасную работу сварщиков. В целом, сварочные трансформаторы – это незаменимый инструмент как для бытового применения, так и для использования профессиональными сварщиками в промышленных масштабах.