Устройство сварочного трансформатора

Сегодня существуют разные виды сварочных трансформаторов, которые отличаются конструктивно, принципом работы. Самым востребованным на рынке среди них, который можно сделать самостоятельно считается трансформатор сварочный для дуговой и контактной сварки.

Трансформатор дуговой сварки

Широкое распространение среди домашних умельцев имеют трансформаторы для дуговой сварки. Этому есть несколько причин:

• надежная и довольно простая конструкция инструмента;
• мобильность;
• довольно обширный рабочий диапазон;
• простота управления;
• хорошая производительность.

Конечно же, кроме многочисленных достоинст, в дуговая ручная сварка постоянного тока обладает и рядом недочетов:

• низкий показатель КПД;
• качество сварного шва полностью зависит от уровня профессионализма самого сварщика.

Трансформатор для ручной сварки обычно используется в процессе проведения разноплановых строительных или ремонтных работ, производства конструкций из металла, соединения отдельных металлических образцов, а также соединения трубопроводных коммуникаций. При помощи дуговой ручной сварки можно осуществлять и резку металла, и его сварку, при этом разной толщины.

Подобного типа инструменты имеют довольно простую конструкцию. Сварочный агрегат включает:

• непосредственно сам трансформатор;
• электродный держатель;
• регулятор тока;
• зажим для массы.

Нужно выделить основной элемент аппарата – трансформатор, который может иметь разную конструкцию. Самыми популярными на сегодняшний день являются самодельные инструменты, оснащенные магнитопроводом П-образной, тороидальной конфигурации.

Вокруг магнитопровода размещаются две обмотки проволоки из алюминия или меди. Толщина проволоки на обмотках зависит от рабочих характеристик агрегата, и количества выполненных витков.

Трансформатор точечной сварки

Подобный тип сварки также называется контактной сваркой. Трансформатор ТС имеет характерные отличия от инструмента, предназначенного под дуговую сварку. Ключевое из них – это технология сваривания металлических образцов. К примеру, плавление дуговой сваркой осуществляется электрической дугой, которая формируется между электродом и свариваемым изделием, то в случае с контактной сваркой производится точечный нагрев свариваемого участка электричеством (для чего используются два заточенных электрода из меди), соединение деталей происходит под воздействием высокого давления (таким образом, металл свариваемых образцов плавится в точке соединения, после чего сливается в одно целое).

Точечная сварка широко используется в автомобилестроении, строительной сфере, для соединения тонких алюминиевых листов, медных образцов, нержавеющей стали, для сварки скруток, создания из арматура каркаса ЖБ конструкций, прочих металлов, для соединения которых необходимо создавать специальные условия.

Как работает регулятор мощности в трансформаторе

В трансформаторе обычно используется симисторный регулятор мощности для индуктивной нагрузки. Он работает как электронный ключ, раскрываясь и запираясь, причем частота задается схемой управления. Ток по симистору проводится в 2 направлениях, поэтому его часто используют для сетей переменного тока.

Схема регулятора напряжения на симисторе для трансформатора

При подключении к трансформатору на один из электродов стабилизатора подается переменный ток, на управляющий электрод — отрицательное управляющее напряжение (с диодного моста). Когда порог включения повысится, симистор раскроется и пустится ток. В момент смены полярности на входе симистор закроется.

Важно! Вся последовательность действий повторяется неоднократно.

Из чего состоит трансформатор для сварки и как он устроен? Однофазное устройство имеет простую структуру, состоящую из:

• магнитного привода;
• начальной и вторичной обмоток;
• металлического корпуса;
• рукоятки;
• системы охлаждения;
• зажима для проводов;
• крышки корпуса;
• ходовой гайки;
• вертикального винта с ленточной резьбой.

Коэффициент преобразования определяет количество витков в обмотках. Проходящий переменный ток через сердечник из ферримагнитного сплава с замкнутым контуром, создает внутренне напряжение в каждом витке обмотки, оптимизируя выходное напряжение.

Начальная обмотка соединена с центральной сетью, вторичная – с массой и держателем электродов, который и осуществляет сварку. Контур теряет сопротивление, а связь электромагнитов повышается. Баланс переменного тока осуществляется с помощью регулятора.

Конструктивная особенность каждого вида сварочного трансформатора зависит от параметров:

• формы и типа сердечника, обмоток;
• типа и мощности преобразования тока;
• характеристик охлаждения обмоток;
• параметров изоляции;
• места установки оборудования;
• необходимых требований к массе и сопротивляемости обмоток.

Некоторые модели сварочных трансформаторов оснащены определенными узлами. Дополнительные элементы: конденсаторы, дополнительные обмотки, вентиляция, стабилизаторы, совершенствуют работу аппаратов.

Смотрите познавательно-обучающее видео про устройство сварочного трансформатора:

Какие виды сварочных трансформаторов существуют?

В зависимости от конструкции электрического устройства и метода его регулирования классифицируют на три основные группы.

1. Аппараты амплитудного регулирования с номинальным магнитным рассеиванием. Конструкция состоит из корпуса трансформатора с дроссельным механизмом регулирования выходного напряжения, дополнительной катушки. Дроссель находится на магнитопроводе. В этих моделях обмотки медные или алюминиевые.
2. Трансформаторы амплитудного регулирования с повышенным магнитным рассеиванием. Отличительные особенности данного вида заключаются в конструкции шунтов и обмоток. При небольшом весе оборудования рабочие характеристики заключаются в повышенном коэффициенте мощности.
3. Тиристорные приборы. Оснащены фазорегулятором, расположенным на цепи, которая соединена с тиристорами и системой управления.

По количеству фаз сварочное оборудование бывает однофазным и трехфазным.

Первые модели работают при входящем напряжении 220 Вольт. Такие аппараты используют в основном в домашних условиях.

Трехфазные приборы работают от сети с напряжением 380 Вольт, их применяют в промышленности. Увеличенная сила тока позволяет сваривать металлические изделия большей толщины.

Существуют аппараты, способные работать от сети напряжением 220 Вольт и 380 Вольт повсеместно.

В этом видео рассказывается, в чём разница между трёхфазным и однофазным сварочным:

Как работает сварочный трансформатор?

Основная задача устройства – преобразовать высокое входящее напряжение в низкое, оптимальное для работы. Это свойство дает возможность увеличить силу тока в обмотке, и как следствие происходит плавление металла.

Трансформаторная сварка производится поэтапно:

• ток попадает на первичную обмотку высоковольтного напряжения, затем возникает магнитное поле переменного характера;
• магнитный поток попадает в сердечник, который передает его на вторую обмотку, минимизируя индукционные потери;
• магнитная индукция создает электродвижущую силу, вращая электроны металла, возникает постоянный электрический ток;
• из-за большего количество витков во вторичной намотке, напряжение падает, а сила тока повышается;
• во время замыкания металла с электродом создается равномерная электрическая дуга, которая переносит частички металла на свариваемые детали.

Во время работы сварочный агрегат находится под постоянной нагрузкой. Но его преимущество заключается в возможности работы в режиме холостого хода.

В процессе сваривания деталей под напряжением происходит замыкание между заготовкой и электродом, образуется сварочный шов. Металлические изделия соединяются, благодаря электричеству.

После образования шва цепь размыкается. Оборудование переходит в режим ожидания (холостой ход).

Электродвижущие силы замыкаются в воздушных зазорах между витками. Именно они создают напряжение холостого хода. Такая работа аппарата считается безопасной. Показатели холостого хода достигают 48-70 Вольт. Они не должны превышать допустимые нормы.

В таких случаях применяют ограничители, которые автоматически срабатывают по окончанию процесса сварки. Для безопасной работы оборудование должно быть оснащено заземлением.

Важно! Проводить работы с электрооборудованием нужно в защищенном от влаги месте. Попадание воды на технику может вывести ее из строя.

На этом видео показан принцип работы трансформатора:

По какому принципу рассчитать сварочный трансформатор?

Сварочные аппараты бывают разной мощности. Их выбор будет зависеть от того, для какого вида сварки они используются. Основной расчет производится, исходя из количества витков в намотке и диапазона выдаваемого тока.

По назначению электроприборы делятся на:

• бытовые трансформаторы – для сварки металлических изделий, толщиной не более 6мм, применяются для бытовых нужд в доме, гараже;
• профессиональные аппараты – применяются в промышленных сферах, обеспечивая бесперебойную работу нескольких точек;
• полупрофессиональные приборы – сваривают изделия до 8 мм толщиной, используются как в быту, так и в промышленности.

Отличия трансформаторов от инверторов

Отличие в процессе сварки трансформатором заключается в нестабильности электрической дуги. Сварочный шов изменяется в параметрах при малейшем колебании тока.

Инвертор имеет сложную конструкцию, состоящую из несколько узлов, управляемых блоком. Это дает возможность обеспечивать плавную регулировку тока.

Трансформаторы имеют более простую конструкцию в отличие от инверторов. Поэтому их стоимость значительно ниже, чем у современных инверторов.

Простота конструкции сводит к минимуму возможность поломки. Если оборудование вышло из строя, ремонт не потребует больших затрат.

Правила выбора оборудования

Сварочные трансформаторы выбирают в зависимости от назначения и места эксплуатации.

1. Напряжение сети. От требуемого напряжения зависит тип аппарата. Перед покупкой оборудования, нужно выяснить какое напряжение будет в месте работы 220 В или 380 В. Несоответствие этих параметров приведет к поломке техники.
2. Напряжение холостого хода. Появление сварной дуги зависит от напряжения холостого хода. Чем выше его показатель, тем легче создать стабильность горения дуги.
3. Количество рабочих мест. Если для работы потребуются несколько сварщиков, то бытовые модели для таких целей не подходят.
4. Мощность. При выборе оборудования обращают внимание на два показателя мощности – входную и выходную. Между этими показателями должен быть минимальный порог.
5. Продолжительность работы. От этого показателя зависит степень производительности аппарата. Чем выше показатель времени работы электрооборудования, тем выше производительность.
6. Размеры и масса, мобильность. Габариты сварочного оборудования влияют на показатель производительности. Оснащение аппарата колесами делает его удобным в эксплуатации. Можно выбрать компактный или, наоборот, громоздкий вариант техники. Это будет зависеть от его предназначения.

Важно! Выбирая модель, нужно обратить внимание на защитные функции от перегрева. Это обезопасит сварщика от серьезных последствий во время работы.

Полезное видео, особенности выбора сварочных инверторов и трансформаторов:

Заключение

Что такое сварочный трансформатор и как с ним работать, рассмотрели в данной статье. Соблюдая рекомендации по эксплуатации оборудования для сварки можно избежать существенных проблем.

Правильно выбранный вариант техники обеспечит надежной и долговечной работой в процессе эксплуатации. А результат работы будет виден в качественном сварном шве.

Сварочный аппарат постоянного тока

Сварка это – соединение двух материалов путём плавления. При помощи высокой температуры края соединяемых материалов расплавляются, перемешиваются между собой, образуя однородный сварочный шов. Очень часто, за исключением некоторых видов сварки, в этом процессе участвует и материал электрода. Высокая температура достигается за счет электрической дуги между электродом и свариваемым материалом, электронного луча, лазерного луча, газовой сварки и таким же способами, вызывающими плавление металла.

Большую часть соединений приходится на металлические детали, но в последнее время сварка широко начала использоваться для соединений изделий из пластмассы, керамики и сочетаний этих материалов.

Естественно, сам процесс сварки небезопасен. Нужно соблюдать особенную технику безопасности, что бы не попасть под поражение электрическим током, ожогом как роговицы глаз, так и различных частей тела, как инфракрасным излучением, так и ультрафиолетовым, а также брызгами от расплавленного металла.

Источников для создания электрической дуги и её поддержания бывает несколько. Это трансформаторные источники, инверторные, выпрямители. Есть и такие как сварочные агрегаты, которые работают по принципу двигателя внутреннего сгорания.

Самое большое применение из этих аппаратов приходится на сварочные трансформаторы, а также инверторные сварочные аппараты постоянного тока. Если посмотреть инвертор, он использует в работе токи высокой частоты, при этом работая за счет встроенных внутри силовой электроники, а также небольших по размеру трансформатора – преобразователя. Как достоинство этого аппарата можно отметить компактность, вес, для бытового использования он достаточно небольшой, до 5 кг, а также энергопотребление, которое достаточно низкое.

Сварочный инвертор

К минусам можно отнести цену, которая выше, чем у сварочных трансформаторов, особенно у профессиональных сварочных аппаратов инвертор постоянного тока, особые требования к температуре и влажности окружающей среды. Он реагирует на перепад напряжения в сети и его ремонт достаточно таки дорогой по сравнению с общей стоимостью.

Если рассматривать трансформаторный сварочный аппарат, его преимуществом будет простота конструкции. Трансформатор, который является основой аппарата, обеспечивает напряжение сети до необходимого для проведения сварки. Он питается переменным током из сети, при этом получаем или постоянный или переменный ток это в зависимости от схемы работы аппарата. Они имеют невысокую стоимость, и при поломке отремонтировать их не сложно.

Сварочный трансформатор

Подразделяются аппараты по мощности, по количеству рабочих мест, присоединяемых к одному трансформатору и напряжением, и по сети: однофазные или трёхфазные.

Дроссель для сварочного аппарата постоянного тока

Еще необходимой деталью конструкции трансформатора является дроссель для сварочного аппарата постоянного тока, который используется как усилитель в электродных аппаратах, так и в полуавтоматах.

Дроссель для сварочного аппарата постоянного тока, схема.

Его ещё называют катушкой индуктивности. Эта деталь улучшает работу трансформатора и представляет собой специальный провод, который наматывают вокруг сердечника из ферромагнита. Что бы проще объяснить – напряжение, которое подается на катушку на выходе, повышает, причем плавно, силу тока. Если менять полярность, сила тока уменьшается, опять – таки плавно, без скачков. Это очень важно для равномерного горения электрической дуги и, соответственно, для качества сварки, а также защита при колебаниях напряжения в сети.

Эффективность дросселя определяется по такому параметру, как индуктивность. Она измеряется в такой величине, как Гн. (Генри), что означает что через дроссель , имеющий индуктивность 1 Гн, при напряжении 1В в течение 1 секунды может пройти только 1А тока.

Количество витков на катушке и индукция взаимосвязаны по принципу прямой пропорции. Очень часто дроссель изготавливают своими руками, тем более, что схем в интернете достаточно, как и описаний, как это сделать. Поэтому высчитывать количество витков, возводить их в квадрат не обязательно.

Сварочные аппараты постоянного и переменного тока, в чём у них разница

Эти сварочные аппараты имеют разные сварочные дуги. Отсюда и разница в применяемых электродах. При покупке электродов это следует учитывать. Но не только в этом отличие, основное отличие идет по устройству самого сварочного трансформатора.

Сварочный аппарат переменного тока

Как описывалось выше, сварочный трансформатор имеет под своим корпусом сердечник в виде замкнутого магнитопровода, а также как первичную, так и вторичную обмотку. Электрический ток проходит через первичную обмотку, намагничивая при этом сердечник. Магнитный поток, который получается при этом, на вторичной обмотке вырабатывает переменный ток, напряжение которого напрямую зависит от того, сколько витков намотано на вторичную обмотку. Так получается переменный ток. Если сравнивать сварочный трансформатор постоянного тока, в его конструкции присутствует выпрямитель, который и делает ток постоянным.

Схема трансформатора

Сама сварка переменным и постоянным током при сравнении показывает, то что последняя обеспечивает более качественный сварной шов за счет того, что значение тока стабильное, не имеет нулевых значений и дуга горит постоянно. Получается хорошее расплавление кромок, при этом уменьшается количество дефектов в самом сварном шве, что улучшает качество шва. Кроме того, само разбрызгивание расплавленного металла значительно уменьшается, чем снижаются затраты на зачистку шва после остывания.

Какой лучше купить сварочный аппарат постоянного тока

Если рассматривать покупку сварочного аппарата, конечно, выбирают из двух категорий: для сварки в домашних условиях и для сварки в промышленных условиях, для профессионалов. Для работ в квартире, в доме, в гараже лучше всего подойдут бытовые модели понижающих трансформаторов. Они могут быть с несколькими дросселями или с одним или двумя реостатами. Главное в выборе это однофазный аппарат с 220 в, хотя имеются такие, которые имеют переключение по сетям, 220 или 380 вольт.

Амперметр для измерения силы тока

Чем большую силу тока выдает аппарат, тем его цена выше, так как тем большую толщину металла он может варить.

Если стоит цель купить сварочный аппарат постоянного тока для домашнего использования, можно рекомендовать величину силы тока от 50 до 160 А, не выше. При выборе нужно знать, в основном какие работы и с каким металлом будут проводиться, как часто будет эксплуатироваться оборудование и сколько денег можете потратить на покупку, как самого оборудования, так и на обязательные комплектующие и тем более средства индивидуальной защиты при сварке.

Сварочный бытовой аппарат

Более частым в применении является аппарат для ручной дуговой сварки плавящимся электродом, который покрыт флюсом, так называемая сварка MMA.

Виды электродов при ручной дуговой сварке.

Применяется, как вариант, также сварка неплавящимся электродом или называют ещё: сварка TIG, но в домашних условиях она применяется не очень часто, но этот метод пригоден для сварки тонколистовой стали, например, для ремонта автомобиля, деталей из алюминия.

Цена на сварочный аппарат постоянного тока, например, Зубр, Фубаг, Ресанта , Антика -3300 рублей- 3800 рублей.

Если рассматривать импортное оборудование, можно предложить германский аппарат KRÜGER, он стоит от 5500 рублей.

Схема сварочного аппарата

Конечно, можно сделать сварочный аппарат постоянного тока самому. Это для специалиста не составит труда, если есть доступ к материалам, из которых его можно изготовить. Вместо корпуса можно взять за основу раму. Также нужен источник питания, который имеет высокую мощность. Все инструкции можно узнать в интернете.

Самодельный сварочный аппарат

Трехфазные сварочные аппараты постоянного тока

Для работы в автомастерских, в различных цехах небольших предприятий, нужны аппараты с большими величинами тока на выходе, они должны работать от сети с трёхфазным током. В самом устройстве имеются от 6 до 12 диодов, которые подключены параллельно и последовательно в электрической схеме.

Схема профессионального сварочного аппарата с дополнительными функциями

Такой промышленный сварочный аппарат постоянного тока позволяет сваривать металлы различной толщины. На хорошем аппарате можно проводить и сварку, и резку металла. Также к ним можно подсоединить и два и три рабочих места и вести работу одновременно.

Трёхфазный аппарат имеет переключение как на 220, так и на 380 вольт. Они наиболее применимы на предприятиях, так как качество соединения при их использовании получается высоким.

В основном применяются сварочные аппараты постоянного тока на 380 вольт. В быту такие не применяются в виду того, что в доме 380 вольт практически не бывает. Стандартно применяется сварочный ток, равен 300 А. Все промышленные аппараты имеют солидный вес, поэтому их устанавливают на колёса. Их вес может достигать 100 кг, они все имеют защиту от короткого замыкания.

Как сделать споттер из двух трансформаторов от микроволновки своими руками

Один трансформатор от микроволновой печи позволяет собрать своими руками рабочий споттер, однако мощность устройства будет незначительной. Поэтому чаще используют сразу два преобразователя тока. Оба можно взять от старых СВЧ печей, если таковые есть под рукой.

Споттер из микроволновки своими руками пошагово с двумя электротрансформаторами ненамного сложнее с точки зрения сборки:

1. Преобразователи тока для самодельного сварочного аппарата переделывают для новых целей. Вторичную обмотку на обоих элементах, взятых из микроволновой печи, полностью удаляют и наматывают несколько витков проводящей жилы с сечением 50 мм 2 .
   При перемотке трансформаторов важно не забыть проложить между первичными и вторичными витками изоляцию
2. Согласно принципиальной схеме споттера своими руками электротрансформаторы, снятые с микроволновой печи, устанавливают в корпус или на открытом щите рядом друг с другом.
   Между трансформаторами оставляют пространство, чтобы они не соприкасались и не перегревались
3. В корпус или на площадку помещают диодный мост и переменный резистор. Последнему предстоит пропускать через себя ток с минимальными значениями, поэтому его мощность не играет особой роли. Также в соответствии с выбранной схемой к системе подключают электролитический конденсатор с рабочим напряжением от 25В.
   В стенках корпуса нужно предусмотреть отверстия для охлаждения или оставлять крышку открытой

В переднюю часть собранного агрегата выносят клеммы для подключения электрода и кабеля массы. Также можно установить дополнительные элементы — амперметр для контроля сварочного тока, индикаторы сети и регуляторы.

Важно! При сборке споттера с двумя трансформаторами необходимо параллельно соединить между собой их вторичные обмотки. Именно это позволит удвоить выходную мощность, оставив прежним напряжение.

Выводы и полезное видео по теме

В видеоролике ниже рассматривается одна из возможных конструкций стабилизатора домашнего изготовления.

В принципе, можно взять на заметку этот вариант самодельного аппарата стабилизации:

Сборка блока, стабилизирующего сетевое напряжение, своими руками возможна. Это подтверждается многочисленными примерами, когда радиолюбители с небольшим опытом вполне успешно разрабатывают (или применяют существующую), готовят и собирают схему электроники.

Трудностей с приобретением деталей для изготовления стабилизатора-самоделки обычно не отмечается. Расходы на производство невысоки и естественным образом окупаются, когда стабилизатор вводят в эксплуатацию.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как собрали стабилизатор напряжения собственными руками. Поделитесь полезной информацией, которая может пригодиться посещающим сайт начинающим электротехникам.

Схема осциллятора

Варианты схем осцилляторов (только принцип работы) на рисунках ниже. Красным цветом показано самодельное дополнение оборудования, черным – стандартный покупной сварочный инвертор, вторичная цепь которого упрощенно показана диодом D1 и конденсатором С1. Горелка уже обсуждалась.

Схема последовательного типа

Схема осциллятора последовательного типа

Это осциллятор последовательного типа. Генератор импульсов должен вырабатывать мощные импульсы тока для трансформатора Т2. Это связано с тем, что вторичная обмотка Т2 включена в разрыв цепи сварочного тока и вынужденно имеет малое число витков толстого провода. Конденсатор C2 совершенно необходим, он закорачивает контур высокого напряжения и защищает элементы инвертора в его выходной цепи (да и не только). В домашних условиях лучше выбрать второй вариант.

Схема параллельного типа

Схема осциллятора параллельного типа

Во второй схеме, параллельного типа, первичная обмотка Т2 возбуждается куда меньшим током, чем в предыдущем варианте. Однако, дроссель L2 также необходим как и конденсатор C2 в предыдущей схеме. Дроссель подавляет ток, ответвляемый от цепи высокого напряжения повышающего трансформатора в инвертор и защищает его.

В обеих схемах частота выбирается порядка десятков кГц. Трансформаторы Т2 и дроссель L2 намотаны на ферритовом кольцевом сердечнике или сердечнике от строчного трансформатора телевизора.

Дуга запускается нажатием на кнопку Пуск. В сухой горелке в течение долей секунды должна загореться дуга и войти в режим горения от основного тока инвертора. После прогрева анода на воздухе в качестве рабочего газа, можно постепенно переключать воздух на водно-спиртовую или водно-ацетоновую смесь, если это у вас уже налажено.

Осторожно! В момент запуска на горелке присутствует высокое напряжение. Руки должны быть изолированы от цепи анода и катода. Заземление на схеме показано условно. Заземляться может и цепь анода горелки. Тогда катод оказывается под высоким напряжением.