Конспект источники питания сварочной дуги

Обновлено: 07.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тема: электродуговая ручная сварка.

Тема урока: источники питания сварочной дуги переменного тока.

Тип урока: лабораторно-практический.

- образовательная: ознакомить учащихся с основными характеристиками источников питания переменного тока, а также с их основными неисправностями в работе.

- воспитательная: привить любовь к профессии, гордость за причастность к ней, воспитать интерес к самообразованию.

- развивающая: расширение профессионального и общего кругозора, развитие самостоятельности при выполнении электросварочных работ.

Методическое обеспечение: видеофайлы схем вольтамперных характеристик источников питания и сварочной дуги; электрические схемы источников питания сварочной дуги переменного тока; таблицы основных неисправностей источников питания сварочной дуги переменного тока; мультиплаз, инвертор, учебный сварочный трансформатор ТДМ-317, рабочий сварочный трансформатор ТД-317.

Организационная часть:

Проверка наличия и готовности учащихся к уроку.

11. Повторение пройденного материала.

1. Вступительное слово учителя:

В Послании Президента народу Казахстана "Новое десятилетие – новый экономический подъём – новые возможности Казахстана" Глава Государства подвёл итоги первого десятилетия Стратегии 2030 года и поставил задачи на следующие 10 лет в рамках Стратегического плана развития до 2020 года. Н.Назарбаев подчеркнул, что благодаря успешной реализации программы "Дорожная карта -2009, действие которой значимо ощутили и мы, в регионах нашей страны реализовано 862 проекта по реконструкции ЖКХ, отремонтировано 1029 км сетей водоснабжения, 284 км теплотрасс, автодорог, сотни школ и больниц, объекты культуры и спорта.

В обеспечении всех этих работ важнейшая роль принадлежит сварке.

На уроках производственного обучения вы подошли к практическому изучению раздела "Технология ручной дуговой сварки".

Дуговая сварка занимает ведущее место в сварочном производстве. Повышения качества и производительности при изготовлении сварных конструкций можно достичь как путём совершенствования и разработки новых технологических процессов дуговой сварки, так и в результате роста уровня механизации и автоматизации сварочных работ. Главная роль в этом принадлежит разработке и освоению в сварочном производстве оборудования, отвечающего современным требованиям.

Поэтому на лабораторно-практическом уроке по теме "Источники питания сварочной дуги переменного тока" мы рассмотрим принципы работы этого вида оборудования, его эксплуатации и получим рекомендации по его использованию.

2.Вопрос: чем отличается силовой трансформатор от сварочного?

источники тока для обычных целей имеют внешнюю характеристику, приближенную к прямой, т.к. обычные потребители требуют постоянства напряжения питающей сети независимо от изменения нагрузки.

В сварочных трансформаторах напряжение должно снижаться с увеличением нагрузки и наоборот. Это возможно при падающих вольтамперных характеристиках.

3.Информация преподавателя: сварочная дуга может питаться постоянным и переменным током. Долгое время считалось, что качественная сварка может быть выполнена лишь дугой постоянного тока и что переменный ток для сварки является неполноценным его заменителем.

Вопрос: какой источник питания сварочной дуги установлен в нашей сварочной мастерской?

Я предлагаю провести исследования в вопросе целесообразности применения источников питания сварочной дуги переменного тока и определиться, нужны ли они вообще для сварочного производства.

На многочисленных заводах, в лабораториях и отдельными исследователями доказано, что переменный ток наряду с постоянным пригоден для питания сварочной дуги с плавящимся электродом. Одним из таких является институт им. Е.О. Патона.

4. Информация учащегося:

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ имени Е.О.ПАТОНА

НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ

ИЭС им.Е.О.Патона —многопрофильный научно-исследовательский институт, который осуществляет фундаментальные и прикладные научные исследования; разрабатывает технологии, материалы, оборудование и системы управления, рациональные сварные конструкции и изделия, методы и средства диагностики и неразрушающего контроля качества .

ИЭС им. Е. О. Патона — это коллектив высококвалифицированных научных сотрудников, в числе которых 70 докторов, 250 кандидатов наук. Отделы и лаборатории института оснащены современной исследовательской и измерительно-аналитической аппаратурой.

Возглавляет институт всемирно известный ученый академик Борис Евгеньевич Патон.

Из истории института.

1934 - Институт электросварки был основан по инициативе академика Евгения Оскаровича Патона, возглавлявшего Институт до 1953 г.

1942 – первый в мире цельносварной танк изготовлен методом автоматической сварки под флюсом Благодаря разработанной высокоскоростной автоматической сварке СССР произвел за время второй мировой войны больше танков, чем все остальные воевавшие страны вместе взятые. После войны годы институт работал на мирные цели.

1947- 1949 - разработана технология многодуговой скоростной сварки труб большого диаметра.

1949 – выполнена автоматическая сварка вертикальных и горизонтальных швов кожуха доменной печи по технологии, разработанной в 1948 г.

1952 –начало электрошлаковых технологий. Также разработана установка для контактной сварки с кольцевым трансформатором.

1953 – введен в строй самый большой в Европе цельносварной мост им.Е.О.Патона через реку Днепр в г.Киеве. 98% всех швов, включая вертикальные, были выполнены автоматической сваркой под флюсом. С середины 60-х годов институт занимается проблемами использования взрыва для сварки и родственных технологий.

В 1980–1990 - Разработаны сварные трансформируемые конструкции, разворачиваемые в открытом космосе.

5. Преподаватель предлагает учащимся создать 2 группы из 3 человек. Одна из групп – сторонники использования сварочных трансформаторов, а другая – противников. Они на интерактивной доске записывают доводы "за" и "против".

6. Взаимные вопросы учащихся, лучшие отбирают в "копилку знаний".

Оформление части классной доски:

Сварочные трансформаторы:

Простота устройства. Низкий cos Y (0,4-0,5) при

Малые размеры и вес. нормальном 0,8.

Расход эл.энергии в 2 раза меньше, чем Более низкая устойчивость

у ИП постоянного тока. горения дуги.

Высокой кпд ( 85-90 )%. Невозможно регулировать

Отсутствие магнитного дутья. распределение тепла.

Учащийся демонстрирует на интерактивной доске эффект магнитного дутья и комментирует это явление.

Ученик: при дуговой сварке происходит отклонение дуги от оси электрода и её блуждание по изделию, что ухудшает качество сварных швов, увеличивает разбрызгивание и затрудняет процесс сварки, Это явление вызывается действием электромагнитных сил, возникающих при прохождении электрического тока по элементам сварочной цепи, при этом основной металл и металл электрода ферромагнитны, что способствует возникновению магнитного поля. Это явление называется магнитным дутьём.

7. Преподаватель предлагает учащимся внести свои предложения в устранение имеющихся недостатков, касающихся сварочных трансформаторов:

- низкий cos v - включение в сеть конденсатора, встроенного в кожух;

- более низкая устойчивость горения дуги – повысить за счёт некоторого увеличения напряжения холостого хода сварочного трансформатора; создание падающих вольтамперных характеристик в конструкциях сварочных трансформаторов; соответствующая электродная обмазка;

- невозможно регулировать распределение тепла – в большинстве случаев распределение тепла в сварочной дуге переменного тока вполне удовлетворяет требованиям сварочной техники и позволяет получать безупречные результаты сварки.

8.Задание учащимся: выбрать из предложенных типов сварочных трансформаторов видеофайла типы трансформаторов, выпускаемые серийно.

Предложено: СТЭ, СТН, ТД, ТДМ, СТШ, ТСК, ТС, ТСП-2.

9. После выбора современных типов сварочных трансформаторов учащимся предлагается дать характеристику трансформаторов серии ТД, объяснить их электрическую схемы, продемонстрированные на интерактивной доске, назвать область применения.

Данные о трансформаторах серии ТД:

Это однофазные сварочные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием и подвижными обмотками. Они снабжены механическими регуляторами ходового винта, пропущенного через верхнее ярмо стержневого магнитопровода и ходовую гайку обоймы подвижной обмотки. Ходовой винт вращается вручную рукояткой и, ввинчиваясь в гайку, передвигает обмотку. Стержневой магнитопровод состоит из набора листовой стали толщиной 0,5 мм высокой магнитной проницаемости (Э-320). Дисковые первичные и вторичные обмотки расположены вдоль стержней. Увеличенное магнитное рассеяние достигается за счёт взаимного расположения обмоток. Одна из обмоток подвижная, другая неподвижная. При перемещении обмоток изменяется магнитное поле рассеяния. При увеличении расстояния увеличивается индуктивное сопротивление рассеяния, и ток уменьшается и наоборот. При этом вторичное напряжение холостого хода практически остаётся неизменным.

Ученик демонстрирует рисунок электрической схемы ТД-300 и ТД-500 на интерактивной доске и объясняет устройство и принцип работы.

В передвижных сварочных трансформаторах ТД-300 и ТД-500 с номинальными токами соответственно 315 и 500 А подвижными являются вторичные обмотки, а первичные неподвижно закреплены у верхнего ярма магнитопровода. Для работы на больших токах витки первичной, а также вторичной обмоток соединяются параллельно (положение 1); для перехода на малые токи витки обмоток соединяются последовательно (положение2), при этом часть витков первичной обмотки отключается , что приводит к некоторому повышению напряжению холостого хода и, как следствие, улучшению стабильности дуги на малых токах.

10.Вопрос: особенности конструкции трансформатора ТД-502?

Ответ: они снабжены встроенными конденсаторами мощности, улучшающими cos Y

Вопрос преподавателя: чем особенна конструкция трансформатора ТД-504?

Ответ: они дополнительно снабжены устройством для снижения напряжения холостого хода с 80 до 12 В, что значительно уменьшает возможность поражения электрическим током при смене электродов.

11.Вопрос: какие трансформаторы пришли на смену серии ТД?

Ответ: ТДМ более совершенной конструкции. В них применена холоднокатаная специальная сталь толщиной до 0,35 мм, обеспечивающая более высокие электромагнитные свойства сердечников. Кроме того, использованы новые, более эффективные изоляционные и обмоточные материалы (стеклолента для изоляции, пропитка обмоток теплостойким и влагостойким лаком). Усовершенствованы переключатели диапазонов сварочного тока и подключение проводов за счёт переключателей ножевого типа и штыревых разъёмов, улучшены внешний вид и эксплуатационные характеристики трансформаторов, в частности, устранена вибрация. Серия ТДМ включает базовые трансформаторы, рассчитанные на различные токи, одним из которых является трансформатор ТД-317, с работой которого можно поближе познакомиться на этом уроке, который продолжится в сварочной мастерской.

12. Преподаватель:

Вопрос: Объясните понятие "низкий cos v ".

Это часть мощности от активной, т.е. та часть электроэнергии, которая может быть преобразована в тепловую.

Преподаватель:

Низкий cos v " нежелателен для электростанций, производящих электроэнергию. За снижение cos v " против нормы (0,8) потребители могут быть оштрафованы.

Вывод: современные заводы, как правило, снабжаются переменным трёхфазным током. Поэтому целесообразно проводить сварку непосредственно переменным током, не преобразуя его предварительно в постоянный ток. Тем более, что в настоящее время есть усовершенствование источники питания сварочной дуги переменного тока.

13.Преподаватель обращает внимание учащихся на то, что при работе с любым сварочным оборудованием, в том числе и со сварочными трансформаторами, необходимо соблюдать определённые правила эксплуатации, а также знать их основные неисправности, причины, их вызывающие, и способы устранения неисправностей.

14 Преподаватель:

Сегодня прозвучал вопрос об источнике питание, который позволяет вести сварку в полевых условиях,

Вопрос: какой современный источник питания, позволяющий вести работы не от электрической сети вам знаком? ("инвертор")

Что такое инвертор?

Ответ: это сварочный выпрямитель с частотным преобразованием.

15. Просмотр видеофайла об инверторе.

16. Преподаватель: внимание: благодаря программе "Дорожная карта -2009 наша учебная сварочная мастерская оснащена прекрасным новым оборудованием общей стоимостью более 3 млн. тенге, с некоторым вы уже знакомы, а с некоторым из них познакомитесь сейчас, в производственной мастерской, в том числе и с инвертором.

17. Преподаватель: таким образом, наше государство делает всё, чтобы молодое поколение имело возможность получить образование, соответствующее мировым стандартам.

18. Просмотр видеофайла "Выступление Президента РК".

Учащимся предлагаются лабораторные листы, которые они должны будут заполнить после практической работы в сварочной мастерской.

Учащимся предлагается перейти в сварочную мастерскую для выполнения практических работ со сварочным оборудованием.

Основная задача источников питания сварочной дуги — это получение электрического тока, по своим характеристикам подходящего для выполнения сварочных работ, путём преобразования тока промышленной частоты.

Использовать на прямую из сети напряжение у нас не получится, в связи с тем, что ток у нас в сети переменный и маленький по величине, а напряжение большое. За частую необходим постоянный ток с возможностью выбора полярности. Для таких целей и необходим источник питания сварочной дуги.

Основные требования

На сегодняшний день все источники питания должны соответствовать следующим основным требованиям:

иметь в наличии плавную регулировку режимов сварки во всём диапазоне;
иметь в наличии приборы для контроля режимов сварки;
обеспечивать стабильное горение дуги;
иметь высокие динамические характеристики;
соответствовать основным требованиям по электробезопасности.

Наличие плавной регулировки и приборов контроля, обеспечивает точную настройку необходимых режимов сварки.

Динамические свойства сварочного аппарата определяются временем восстановления напряжения холостого хода после короткого замыкания в процессе сварки. Чем быстрее восстанавливается напряжение, тем лучше его динамические характеристики. Восстановление не должно превышать 0,05с.

Для повышения стабильности горения дуги дополнительно могут применяться осцилляторы. Они преобразующие низкое напряжение промышленной частоты в импульсы высокого напряжения и высокой частоты. Наложение этих импульсов на дуговой промежуток повышает устойчивость горения дуги.

Классификация источников питания сварочной дуги

Источники питания сварочной дуги имеют множество классификаций, а именно:

по напряжению питающей сети:

однофазные (220В);
трёхфазные (380В).

по внешней статической характеристики:

падающие;
жёсткие;
штыковые.

по числу питаемых постов:

однопостовые;
многопостовые.

по роду тока:

переменный;
постоянный.

Виды источников питания

К источнику питания с переменным тока относят сварочный трансформатор.

К источникам питания с постоянным током относят преобразователи, выпрямители, сварочные агрегаты и инверторы.

Трансформатор

На сегодняшний день это самый простой источник питания сварочной дуги который выдаёт на выходе только переменный ток.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется за счёт изменения зазора в катушке дросселя или между обмотками. Ступенчатое — за счёт переключения числа витков первичной и вторичной обмотки.

Трансформаторы очень просты, что даёт возможность изготовить его самостоятельно. В настоящее время трансформаторы не актуально.Это связано с тем, что постоянный ток не даёт стабильного горения дуги, а применение его при сварке нержавеющих сталей невозможно.

Выпрямитель

Преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный, необходимый для сварки.

Выпрямители бывают однофазные и трехфазные, стационарные или мобильные. Иметь возможность изменять вольт-амперную характеристику на жёсткую или падающую, а также полярность при сварке.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется блоком управления, а ступенчатое за счёт переключения обмоток.

Массовое применение их на производстве говорит о их универсальности и производительности. Высокое КПД и возможность применения при сварки различных металлов делает их одними из популярнейших источников питания.

Преобразователь

Работа преобразователя заключается в преобразовании переменного ток сети в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения вала генератора механическая энергия преобразовывается в электрическую энергию постоянного тока.

Большим плюсом является нечувствительность к перепадам напряжения, поэтому на выходе получается постоянный ток имеющий стабильными ВАХ.

Из-за большой массы, практически всегда их делают стационарными. Минусом является низкое КПД и большой износ движущихся деталей.

На данный момент преобразователи утратили свою актуальность.

Инвертор

Принцип действия этих устройств заключается в преобразовании переменного тока сети в постоянный. Далее постоянный ток опять преобразуется в переменный, но только высокой частоты. После этого переменный ток подаётся на высокочастотный сварочный трансформатор который понижает напряжение и преобразует переменный ток в постоянный.

Инверторы на сегодняшний день одни из самых популярных источников питания сварочной дуги. Это обусловлено рядом преимуществ:

постоянный ток с плавным регулированием;
доступная цена;
стабильное горение сварочной дуги и её лёгкое зажигание;
малые габаритные размеры;
малое энергопотребление
малый вес.

Всё это делает инверторные источники питания незаменимыми в быту, а также на больших предприятиях.

Источники питания для сварки представляют собой различные преобразователи тока промышленной частоты либо генераторы, самостоятельно вырабатывающие электроэнергию необходимых параметров.

По причине того, что для электродуговой сварки требуются особые параметры питающего тока и напряжения (приводя усредненный пример — напряжение низкое, а ток очень большой), стандартное напряжение бытовой или промышленной сети требуется, как минимум, понизить.

Как максимум — привести рабочие характеристики питания в соответствие с заданной потребностью. Поэтому к источникам питания сварочной дуги выдвигаются особые требования.

Основные требования

Источник питания для сварочных работ любого вида и класса должен удовлетворять следующим ключевым характеристикам:

обеспечивать легкость зажигание дуги;
поддерживать стабильное горение;
контролировать верхний порог тока короткого замыкания;
обладать хорошей динамикой;
соответствовать требованиям по электробезопасности.

Под динамикой в данном случае понимается скорость восстановления напряжения от момента контакта электрода с массой (возникновения короткого замыкания) до вспыхивания дуги, то есть образования электрического пробоя воздуха.

Дуга вспыхивает при напряжении около 20 В. Время от момента короткого замыкания до вспышки дуги у хорошего источника питания должно составлять не более 0,05 секунды. Чем оно меньше, тем динамика выше.

Эти требования предъявляются ко всем без исключения устройствам. Им должен соответствовать даже самодельный сварочный аппарат, собранный для ручной дуговой сварки из блока питания компьютера.

Кстати, из последнего собрать устройство для домашнего применения не так уж сложно. Импульсный блок питания как раз и предназначен для понижения сетевого напряжения. Но варить можно будет только тонкий металл.

Принципы классификация

Источники питания сварочной дуги классифицируются по многим градациям. В их числе:

по предназначению — для ручной сварки, сварки под флюсом или в среде защитного газа (например, аргонодуговой);
по числу сварочных постов, которые можно подключить единовременно;
по способности передвигаться — мобильные и стационарные;
по способу производства энергии — преобразователи или производители;
по роду выходного тока;
по ВАХ (вольт-амперная характеритика).

Основными параметрами сварочного аппарата для сварщика являются назначение данного конкретного агрегата и сварочный ток, который он выдает. Во многих случаях ключевым требованиям является подбор нужной вольт-амперной характеристики (ВАХ).

Так, например, для сварки в среде защитных газов требуются устройства с жесткой характеристикой, варящие постоянным током. Для ручной и полуавтоматической сварки под флюсом применяются аппараты переменного и постоянного тока с падающей характеристикой.

Некоторые современные источники питания сварочной дуги универсальны: имеют много режимов работы, в том числе позволяют менять род сварочного тока и изменять его ВАХ.

Четыре вида преобразователей

Основное различие между источниками питания сварочной дуги, определяющее их технические характеристики, массу, габариты и сферу применения — это различия по принципу преобразования электротока.

Существуют следующие виды источников:

трансформаторы;
выпрямители;
преобразователи;
инверторы.

Особняком стоят генераторы, так называемые агрегаты. Эти машины — не вторичные, а первичные источники энергии, они не преобразуют тем или иным способом питание от городской или промышленной сети, а вырабатывают его сами.

Как правило, агрегаты строятся на базе двигателя внутреннего сгорания — бензинового или дизельного. Первые — дешевле, вторые имеют большую мощность и моторесурс.

Трансформатор

Это самый простой тип сварочного аппарата. Основой ему служит дроссель — реактивная катушка индуктивности.

Простой понижающий трансформатор понижает вольтаж сети до величины холостого хода — 60…80 В. В дальнейшем при работе поддерживается напряжение сварки в 20 В.

Трансформатор варит только переменным током. Его достоинство состоит в простоте конструкции (можно изготовить своими руками, рассчитав число витков обеих намоток).

Он имеет высокий КПД, сравнительно небольшой расход энергии, отличается надежностью в сочетании с ремонтопригодностью. Трансформаторный источник питания дуги бесшумно работает, относительно немного стоит.

Но использование для сварки переменного тока имеет и определенные недостатки. У такого источника питания сварочной дуги большие габариты и очень большая масса.

Дуга горит нестабильно, и сильно зависит от скачков питающего напряжения. Возникает необходимости в использовании специальных покрытых электродов. Перечень металлов и сплавов, которые можно варить переменным током (в основном это низкоуглеродистые стали), ограничен.

Выпрямитель

Как следует из названия, это устройство, выпрямляющее переменный ток, то есть преобразующее его в постоянный. Для этого используются полупроводниковые элементы на основе селена либо кремния.

Выпрямители могут быть однофазные и трехфазные, стационарные или мобильные, иметь любую вольт-амперную характеристику — либо жестко заданную производителем, либо изменяемую пользователем согласно его нуждам.

У выпрямителей есть много достоинств. Это бесшумная работа, высокий КПД (выше, чем у трансформаторов), широкий диапазон использования (можно варить любые металлы и сплавы). У такого источника питания малые потери на холостом ходу, сравнительно небольшие габариты и вес и малое потребление энергии.

Недостатков у них немного, но, к сожалению, они довольно существенные. Выпрямители, как источники питания сварочной дуги, очень сильно нагреваются во время рабочего процесса, поэтому нуждаются в хорошей системе охлаждения, за которой надо тщательно следить.

Кроме того, они очень чувствительны к скачкам напряжения, не любят пыли, которая может вывести из строя систему охлаждения, и достаточно дороги.

Преобразователи

Преобразователь — устройство, механическим способом превращающее переменный ток в постоянный. По сути своей это электродвигатель, который вращает вал генератора постоянного тока. Когда-то это были первые устройства, способные производить сварку постоянным током.

По похожему принципу работают и генераторы, питающиеся от бензинового или дизельного мотора.

Несмотря на кажущуюся нелогичность конструкции, преобразователи также имеют свои плюсы и минусы. Основное их достоинство в том, что эти аппараты нечувствительны к перепадам напряжения — ток на выходе всегда имеет стабильную характеристику.

Кроме того, они могут выдавать очень большой ток — 300, 500, некоторые модели 1000 А. В некоторых видах работ, например, при сварке толстых металлических плит, это принципиально.

Их недостатки заключаются в большой массе (до 500 кг), а также в необходимости регулярного ТО из-за наличия вращающихся с высокой скоростью деталей. КПД преобразователей невысок из-за трат энергии на раскрутку вала двигателя.

Инверторы

Инверторы — особый класс источников питания сварочной дуги. Это сварочные аппараты, которые оптимально подходят для бытовых нужд.

Благодаря малым размерам и удобству в обращении они активно используются там, где нужна мобильность, а также есть ограничения по мощности, которую можно взять от сети.

Большинство инверторных источников питания сварочной дуги можно включать в обычную розетку, не боясь перегруза сети.

Принцип действия этих устройств заключается в инверсии — зеркальном превращении одного состояния энергии в другое. Инверторный аппарат осуществляет сварку переменным током высокой частоты, который он получает из постоянного тока, а его, в свою очередь — из промышленного переменного.

Инверсия позволяет увеличить частоту тока в 1000 раз — до 50 кГц. За счет этого удалось добиться существенного снижения размеров и веса аппарата.

Благодаря некоторым инверторным источникам питания сварочной дуги можно производить сварку и постоянным, и переменным током, в зависимости от режима.

К их достоинствам, кроме габаритов, относится малое энергопотребление, высокий уровень безопасности, плавная регулировка выходного тока и малое разбрызгивание расплава при сварке.

Список недостатков невелик. Аппарат нуждается в тщательном уходе и защите от пыли, не любит морозов, и не очень дешев в ремонте. Инвертор можно назвать оптимальным аппаратом для ручной сварки.

Для начала немного общей информации о сварочной дуге. Дуга представляет собой мощный электрический разряд, который формируется между основным металлом и концом электрода. Сварочная дуга генерирует высокотемпературное тепло, которого достаточно для сварки большинства металлов.

Чтобы поджечь дугу, необходим внешний источник тока. В общих чертах основные источники питания для сварки — это трансформаторы, выпрямители, генераторы и инверторы. Проще говоря, сварочные аппараты типы трансформатор, выпрямитель или генератор. А также инверторный сварочный аппарат. Но в рамках этой статьи мы дадим больше информации, поскольку источники для питания сварочной дуги имеют множество особенностей.

Далее мы расскажем, какие существуют сварочные источники питания, каковы их характеристики и какие требования к ним предъявляются.

Основные требования

обеспечивать легкость зажигание дуги;
поддерживать стабильное горение;
контролировать верхний порог тока короткого замыкания;
обладать хорошей динамикой;
соответствовать требованиям по электробезопасности.

Выбор источника питания для дуговой сварки

Разумеется, помимо силовых характеристик сварочное оборудование выбирают по мобильности, габариту, весу. Говоря о достоинствах и недостатках источников питания, стоит начать с самого первого вида сварочников.

Трансформатор

Оборудование с вторичной обмоткой преобразует напряжение, за счет индуктивных полей с 80 вольт можно опустить напряжение до 20-ти. Это самый простой и громоздкий тип сварочного аппарата. Зато очень надежный, мало зависит от условий внешней среды, не боится влажности, запыленности. Трансформатор можно соорудить самостоятельно, нужный вольтаж получают за счет определенного числа витков вторичной обмотки. Коэффициент полезного действия оборудования довольно высокий, стоимость небольшая. Когда объем работы небольшой, сварщики с опытом работы предпочитают для гаража, дома приобретать трансформаторы.

Выпрямитель

Уже из названия ясно, что речь пойдет об источнике постоянного тока. Для преобразования используются полупроводники, они пропускают электричество только в верхнем диапазоне синусоиды. Благодаря использованию полупроводников, наличию электросхемы, возможности у выпрямителей шире, чем у трансформаторов. При смене полярности можно регулировать температуру на контактах: при прямой полярности сильнее греется электрод, при обратной – металл. КПД у выпрямителей выше, чем у трансформаторов, малые потери на холостом ходу.

Большой минус – сварочные аппараты очень греются, им периодически требуется передышка, чтобы прийти в норму или дополнительная система охлаждения.

Генератор

Электричество вырабатывается вращением вала в постоянном магнитном поле. Работают устройства на бензине, дизтопливе, есть стационарные установки на угле, брикетированном топливе. Главные достоинства:

электричество со стабильными характеристиками;
большой ампераж, до 1000 А.

Минусы – изрядные габариты, низкий КПД, плюс выхлопные газы, шум, вибрация.

Инвертор

Инверторный тип источников – самый технологичный. Небольшие размеры, высокая мощность, дополнительные функции: быстрый розжиг, стабильная дуга и другие. Бытовые устройства работают от сети 220 В, мощные установки подключают к трехфазным 380 В. Инверсия улучшает частотные характеристики до 50 кГц. Недостатки тоже есть: оборудование боится высокой влажности, низких температур, запыленности. Корпус профессиональных источников дополнительно оснащают защитой.

Классификация источников питания сварочной дуги

По типу сварочного тока

Итак, мы уже разобрали, что источником питания может быть трансформатор, выпрямитель и генератор. Но в более широком смысле все эти источники можно поделить еще на несколько подгрупп. Одна из них — тип тока, который генерирует источник.

Источник может генерировать постоянный или переменный ток. Классический трансформатор и генератор повышенной частоты зачастую генерирует переменный ток. Сварочный выпрямитель генерирует постоянный ток.

Чем отличается источник питания на постоянном токе и на переменном?

Сварочный аппарат переменного тока и постоянного в чем разница? Давайте разбираться.

Аппарат на переменном токе очень прост: он собирается из понижающего трансформатора и специального механизма, который регулирует силу сварочного тока. При применении сварочной дуги переменного тока сварка ведется на переменном токе соответственно.

Аппарат на постоянном токе более технологичен. Его основные компоненты — это понижающий трансформатор, устройство, выпрямляющее ток (выпрямитель), которое преобразовывает поступающий переменный ток в постоянный, и устройство, регулирующее силу тока. Соответственно, здесь сварка ведется на постоянном токе.

Это основные конструктивные различия. Есть еще различия эксплуатационные. Сварка постоянным током предпочтительнее, поскольку у этого источника тока больше преимуществ. Аппараты на постоянном токе намного компактнее и проще в применении, они технологичнее, и в целом считаются более современными. Сварка переменным током сложнее и характеризуется нестабильностью горения дуги.

Также упомянем инверторные источники питания, которые на данный момент считаются самыми технологичными и распространенными. Это сложные аппараты, которые многократно преобразовывают ток, сглаживая его с помощью специальных фильтров, и впоследствии выпрямляют. В результате сварщик получает постоянный ток, а значит крайне стабильную дугу, которая легко поджигается. Также инверторные аппараты снабжаются электронным блоком управления, который прост в применении.

Инверторный источник сварочного тока — самый распространенный тип на данный момент. Такие аппараты самые компактные и легкие (в продаже есть модели весом не более 3-5 кг), при этом они оснащаются дополнительным функционалом, упрощающим сварку.

По количество постов и способу установки

Здесь все намного проще. Вне зависимости от типа источника питания, будь он переменный или постоянный, трансформатор или инвертор, в любом из них может быть либо один разъем для сварки, либо 3 и более.

Аппараты с одним разъемом называются однопостовыми и предназначены для генерирования одной сварочной дуги. Т.е., для применения одним сварщиком. Аппараты с большим количеством разъемов называются многопостовыми, и сразу несколько сварщиков могут производить сварку от одного аппарата.

Источники питания по способу установки могут быть мобильными (переносными) или стационарными.

Принципы классификация

Источники питания сварочной дуги классифицируются по многим градациям. В их числе:

по предназначению — для ручной сварки, сварки под флюсом или в среде защитного газа (например, аргонодуговой);
по числу сварочных постов, которые можно подключить единовременно;
по способности передвигаться — мобильные и стационарные;
по способу производства энергии — преобразователи или производители;
по роду выходного тока;
по ВАХ (вольт-амперная характеритика).

Четыре вида преобразователей

Существуют следующие виды источников:

трансформаторы;
выпрямители;
преобразователи;
инверторы.

Внешние характеристики источников питания сварочной дуги

Внешняя характеристика может быть крутопадающей, пологопадающей, жесткой и полого-возрастающей. Чтобы сварочная дуга горела стабильно, ее внешние характеристики должны совпадать с вольт-амперными характеристиками.

Тип внешней характеристики зависит от типа сварочной технологии. Например, для сварки в защитных газах характеристика должна быть либо полого-возрастающей, либо жесткой. А для РДС сварки или автоматической сварки под слоем флюса характеристика должна быть падающей. Только при соблюдении этих условий дуга будет гореть стабильно.

Требования к источникам питания сварочной дуги

Любой источник питания при дуговой сварке выбирается, исходя из эксплуатационных свойств:

Электрод должен разжигаться при соприкосновении с металлической заготовкой, контакты замыкают электрическую цепь.
Когда присадка плавится, по капле возможно короткое замыкание. Сварочный аппарат в такой ситуации не должен выходить из строя, сварочная дуга должна поддерживаться стабильно.
До вспышки дуги между деталью и электродом возникает краткосрочное короткое замыкание длиной в доли секунды. От скорости восстановления первоначального напряжения зависит динамическая характеристика источника питания.
От режима холостого хода сварочное оборудование должно быстро переходить в рабочий ход, то есть напряжение с 60–80 вольт должно упасть до требуемых 18–20 В.

Требования ко всем источникам, применяемым для питания сварочной дуги, одинаковые. Напрашивается вывод, что эффективность работы сварочного оборудования зависит от способности поддерживать стабильное горение дуги, начиная с момента розжига. Последний момент – регуляторы, сварочные аппараты предназначены для большого диапазона рабочего тока, устанавливать нужные параметры тока должно быть удобно.

Основные требования

На сегодняшний день все источники питания должны соответствовать следующим основным требованиям:

иметь в наличии плавную регулировку режимов сварки во всём диапазоне;
иметь в наличии приборы для контроля режимов сварки;
обеспечивать стабильное горение дуги;
иметь высокие динамические характеристики;
соответствовать основным требованиям по электробезопасности.

Наличие плавной регулировки и приборов контроля, обеспечивает точную настройку необходимых режимов сварки.

Классификация

Общепринята градация блоков питания по нескольким признакам, обусловленным электромеханическими свойствами источников электротока. Начинающим сварщикам достаточно знать основные критерии классификации:

Для питания сварочной дуги возможно два способа получения рабочего тока:

преобразованием энергии из силовой электросети (выделяют однофазные и трехфазные сварочники);
генерацией электричества рабочих параметров из другого вида энергии.

Группировка по виду вырабатываемого тока:

переменного;
комбинированные, которые можно переключать с постоянного на переменный и наоборот;
постоянного.

Способ преобразования электричества: изменением вольтажа и ампеража, выпрямлением – переменный ток преобразуется в постоянный.

Мобильность источников, питание дуги бывает стационарным (подключение к магистральным электросетям) и автономным (использование переносных генераторов или аккумуляторов).

Способ регулировки рабочих параметров дуги (напряжения, ампеража). В трансформаторах меняется число задействованных витков: положением шунта, подвижностью катушки, секционированием вторичной обмотки.

Градация источников питания по внешним характеристикам тока сварочной дуги – это оценка зависимости среднего напряжения на контактах (держателе электрода и клемме, закрепляемой на металле) от ампеража. Параметры вольт-амперной характеристики оборудования бывают двух видов:

Падающая ВАХ характеризуется высоким напряжением холостого хода, превышающим рабочее до 2,5 раз.
Жесткая отличается стабильностью напряжения на клеммах в процессе сварки. Ампераж короткого замыкания превышает номинальный сварочный в 2 или 3 раза.

Вольт-амперная характеристика источника определяется экспериментально. Когда подключают питание, измеряют напряжение на клеммах.

Читайте также: