Сварочный трансформатор — устройство и принцип работы

Для монтажа металлоконструкций в промышленности и при проведении самостоятельного ремонта до сих пор применяют сварочный трансформатор. И хотя его неуклонно вытесняют более функциональные и недорогие инверторы, несколько устаревший агрегат остается в чести у сварщиков старой закалки. В статье мастер сварщик расскажет все, что нужно знать о сварочных трансформаторах.

Немного истории

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.

Достоинства и недостатки

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:

• Низкую цену;
• Простоту в обслуживании и хранении;
• Хороший уровень ремонтопригодности;
• Отличную мощность;
• Возможность сваривать металлы с большой толщиной.

Минусами оборудования можно считать большие размеры и вес, затруднения в регулировке напряжения, помимо этого у него прослеживается нестабильное горение дуги и трудности в поджоге.

Принцип работы сварочного трансформатора

При работе трансформаторного сварочного аппарата происходит понижение сетевого напряжения с одновременным возрастанием тока. Принцип действия основан на простом физическом процессе:

• После подачи напряжения ток, протекающий по виткам первичной катушки, создает переменное магнитное поле;
• По сердечнику оно передается на вторичную обмотку;
• Магнитной индукцией в катушке наводится электродвижущая сила (ЭДС), которая придает электронам направленное движение, поэтому по виткам начинает протекать ток;
• Из-за меньшего числа витков во вторичной обмотке, напряжение на ней меньше, чем на сетевой катушке.

Способ регулирования сварочного тока путем изменения расстояния между обмотками основан на зависимости магнитного сопротивления сердечника от величины зазора между ними. Чем меньше промежуток, тем больше ток и наоборот. В трансформаторных сварочных аппаратах с закрепленной вторичной обмоткой магнитное сопротивление изменяют регулировкой зазора на сердечнике подвижным шунтом.

Холостой ход

Когда выполняется сварка, трансформатор работает под нагрузкой. После завершения шва переходит в режим холостого хода. Однако это не означает, что на вторичной обмотке нет напряжения. ЭДС наводится за счет ответвлений от магнитного потока.

Безопасной считается величина напряжения холостого хода сварочного трансформатора в пределах 48 — 70 В. При превышении обязательна установка автоматического ограничителя. Он снижает напряжение холостого хода до безопасной величины сразу после погасания дуги. Для защиты от поражения электрическим током при пробое изоляции первичной катушки корпус должен быть заземлен.

Классификация

Сварочные трансформаторы считаются незаменимыми при процессе ручного и некоторых видов промышленного сваривания. В продаже встречается большое количество разновидностей данного агрегата, каждый из которых имеет свое предназначение и выполняет только определенный тип работ.

По фазности напряжения в сети

Согласно особенностям регулировки сварщик может воспользоваться определенными видами оборудования:

• Однофазным. Такое оборудование работает при наличии напряжения в 220 В. Зачастую его используют для решения многих бытовых задач.
• Трехфазным. Это устройство может функционировать при условии напряжения в 380 В. На выходе агрегат дает оптимальную силу тока, благодаря которой можно приваривать детали большой толщины. В этой категории есть и модели, работающие с 220 В.

По количеству обслуживаемых мест

Трансформатор, который используется для сварочного процесса, может предназначаться для различного числа рабочих мест. Количество постов зависит от того, сколько кабелей может присоединиться к агрегату. Согласно этому показателю сварочное оборудование делится на однопостовое и многопостовое. Однопостовый трансформатор работает только с одним рабочим местом, то есть к нему можно подсоединить единственный сварочный кабель. С аппаратами данного вида работает только один мастер.

Многопостовым устройством может пользоваться команда сварщиков, состоящая из 3-6 человек. Эта особенность обуславливается тем, что к аппарату можно подключить несколько кабелей для сварки.

По конструкции

У трансформаторов для сварки могут быть отличия в конструкции. Взяв во внимание особенности составных частей, оборудование можно поделить на типы:

• Аппараты, работающие на магнитном номинальном рассеивании. В их конструкции имеется трансформатор и дроссель, что регулирует напряжение.
• Трансформаторы с высоким уровнем магнитного рассеивания. Вместе с оборудованием мастер в комплекте получит подвижную обмотку, конденсатор, стабилизатор.
• Модели тиристорного типа. Данные устройства считаются сравнительно новыми на рынке оборудования. В основе аппарата присутствует силовой трансформатор, а также тиристорный фазорегулятор. Трансформаторы этой разновидности характеризуются малым весом, что отличает их от подобного оборудования.

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.

На что обращать внимание при выборе

Выбирать сварочный трансформатор нужно по таким характеристикам:

• Входящее напряжение. Для бытовых сварочных трансформаторов оно составляет 220 В, для более мощных промышленных аппаратов – 380 В.
• Ток сварки. Диапазон значений, как правило, лежит в пределах 50-500 А. Однофазные приборы обычно выдают около 250 А.
• Вторичное напряжение. Большинство трансформаторов работает в диапазоне от 30 В до 65 В.
• Длительность сварки. Она может варьироваться от 15-20 минут до нескольких часов.
• Мощность прибора. Бытовые модели потребляют около 3 кВт, промышленные – до 27 кВт. Некоторые аппараты не получится использовать от домашней электросети, для них понадобиться отдельный генератор.
• Материал обмотки. Сварочный трансформатор с алюминиевой обмоткой не такой мощный, как прибор с медной обмоткой при прочих одинаковых характеристиках.

Кроме технических параметров, важно подобрать сварочный трансформатор по приемлемой цене. Если не планируется сварка очень толстых металлических конструкций, вполне достаточно сравнительно недорогого бытового прибора.

Популярные модели

Покупая тот или иной вариант трансформатора для сварки, потребитель должен обратить внимание на маркировку. Благодаря последней можно узнать об особенностях и назначении товара:

• Д - приспособление для дуговой сварки;
• П - работает на плазменном сваривании.

Если на оборудовании написана буква Г, то это значит, что процедуру можно проводить с защитными газами. При наличии буквы Ф, стоит понимать, что устройство работает с флюсовой сваркой. У – это универсальные сварочные аппараты. Помимо этого маркировка трансформатора может иметь следующие обозначения:

• Ж – жесткий процесс;
• П – падающая сварка.

Если сварщик увидел на технике букву М, то ему стоит знать, что данный агрегат он может использовать для нескольких постов.

Рейтинг хороших трансформаторов для сварки, которые могут использоваться для мелкой работы.

Зубр ЗТС-200. Это оборудование характеризуется компактностью и маневренностью во время проведения сварочных работ. Агрегат может использоваться для сваривания деталей из низкоуглеродистого вида стали с толщиной до 6 миллиметров. Корпус прибора характеризуется надежностью, так как состоит из качественного металла. Ему свойственна выдача переменного напряжения. К преимуществам модели можно отнести высокое качество, удобство применения, доступную стоимость и безопасность.

Недостатки прибора – это большой вес и быстрое нагревание.

Prorab forward 180. Бюджетная модель трансформатора имеет в составе два кабеля с прищепкой, щитки, светофильтры, щетки по металлу, что оснащены шлакоустранителями. Используют модель зачастую с электродами целлюлозного и рутилового вида. К преимуществам оборудования потребители относят компактность держателя, возможность сваривать черные металлы, наличие антикоррозийного покрытия на корпусе.

Минусами данной модели считается большой вес, отсутствие вспомогательного поворотника и сетевой вилки.

Blue Weld Gamma 2162. Это компактное сварочное оборудование с оригинальным дизайном. Весит агрегат 16 килограммов, но благодаря наличию рукоятки его можно с легкостью переносить. Минусами этой модели можно назвать высокую стоимость, возможность использовать электроды с диаметром менее 4 миллиметров.

Преимущества модели:

• Возможность переключиться с 220 на 380 В;
• Работает при минусовой температуре окружающей среды;
• Сваривает металл с толщиной в 5 миллиметров;
• В комплектации имеет держатель, щиток и отбойник.

Профессиональными моделями, с помощью которых сварщики решают серьезные задачи, можно назвать те, что представлены ниже.

ТДМ-252У2, 220/380В, CU (Кавик). Высокомощная модель сварочного аппарата способна не только резать, но и наплавливать металл. Недостатком качественного и надежного приспособления считается большой вес и возможность перемещать его только по ровному полу.

Brima ТДМ1-315-1. Это промышленный вариант сварочного оборудования, который используется в слесарном цеху или ремонтной мастерской. Трансформатор способен сваривать поверхность с толщиной от 2 до 3 сантиметров.

Особенности эксплуатации

После покупки сварочной техники мастер должен правильно провести регулировку тока и режима в холостом ходу. Для того чтобы обеспечить длительный период эксплуатации данному оборудованию и возможность качественно осуществлять сварку медного провода, сварщику стоит обеспечить качественное подключение трехфазного или однофазного аппарата. Не стоит забывать об аккуратности применения техники и соблюдении правил безопасности.

Подключать трансформатор можно только теми кабелями, что подходят для определенной модели. Категорически запрещено осуществлять установку подобных агрегатов в помещении с высокой влажностью. Охлаждение оборудования должно быть предусмотрено заблаговременно. Во время использования трансформатора не стоит допускать его перегрева. Если был замечен какой-либо сбой в работе, стоит немедленно отключить технику от электросети.

Работая с аппаратом для сварки, не стоит забывать о том, что ему требуются перерывы в процессе функционирования, так как способствуют охлаждению устройства. Несмотря на то что сварочный трансформатор – это безопасный вид техники, специалисты не рекомендуют трогать его руками в процессе варки металла. В противном случае мастер может получить удар током. Каждый раз перед началом работы нужно проверять наличие заземления и его исправность.

После завершения работы оборудованию нужно дать остыть, так как сварщик может получить кожный ожог при непосредственном контакте с корпусом.

Возможные неисправности

Они могут выходить из строя по нескольким причинам:

• Короткое замыкание. Обычно оно случается между двумя деталями прибора. Восстановить работу при этом не сложно – нужно разобрать аппарат и заменить неисправный элемент.
• Перегрев. Такая поломка возникает в тех случаях, когда входящее напряжение значительно превышает заявленные производителем значения. Его могут вызвать скачки тока в сети. Чтобы устранить поломку, нужно сменить обмотку, используя провод аналогичной длинны и сечения.
• Сильный шум. Когда в процессе работы прибор начинает издавать громкие звуки, скорее всего, ослабли крепления или болты. Чтобы это исправить, нужно снять крышку и затянуть все соединения.

Благодаря простой конструкции трансформатор практически не подвержен неисправностям. А большинство поломок можно устранить самостоятельно, обращаться к услугам мастера не требуется.

Видео

В сюжете - Устройство сварочного трансформатора

В заключении

Сварочные трансформаторы используются для профессиональной и любительской сварки. С их помощью можно соединять металлические детали разной толщины. Для этого используют плавящиеся и не плавящиеся электроды. В первом случае электрод расплавляется во время работы и служит присадочным материалом. При использовании не плавящихся насадок швы заполняются расплавляемым металлом. Но для работы с ними нужен определенный навык.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Балластный реостат — назначение, принцип работы, производители