Принцип работы сварочного трансформатора

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.

tak-vyglyadit-transformator-dlya-svarki
Внешний вид сварочного трансформатора

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:

shema-raboty-svarochnogo-transformatora

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:

N1\N2= U1\U2 — это значение называют коэффициент трансформации.

 koeffitsient-transformatsii
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.

Рекомендуем!   Принцип работы инверторного сварочного аппарата

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:

vnutrennee-ustrojstvo-svarochnogo-transformatora

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.

Рекомендуем!   Рейтинг надежности инверторного оборудования

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.

Рекомендуем!   Как выбрать сварочный инвертор для дома: полезные советы и рекомендации

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.

vypryamitel-svarochnogo-toka

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

Ограничитель холостого хода OНТ-3

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.