Сварочные трансформаторы назначение устройство: Ответы на вопросы

Устройство сварочного трансформатора, виды трансформаторов

Сварочный трансформатор — это устройство, предназначенное для преобразования тока из электросети в ток, пригодный для сварки. Он понижает напряжение сети до нескольких вольт, а ток, соответственно, возрастает и может достигать тысячи ампер и больше. В этой статье мы рассмотрим устройство сварочного трансформатора и выявим разновидности таких агрегатов.

• Конструкция сварочного трансформатора
• Классификация сварочных трансформаторов

Конструкция сварочного трансформатора

В основе устройства лежит понижающий трансформатор, запитываемый от внешнего источника электроэнергии. Кроме него, конструкция подразумевает наличие дополнительных приспособлений для получения необходимых характеристик тока, управления током и защиты устройства от коротких замыканий. Как правило, в цепь включается отдельная дроссельная катушка.

Принцип работы сварочного трансформатора — преобразование внешнего напряжения (220 или 380В) в более низкое — в режиме холостого хода оно составляет около шестидесяти вольт.

Примерная схема агрегата с дросселем такова: первичная и вторичная катушки намотаны на одном металлическом сердечнике. Дроссель подключается после вторичной обмотки устройства, при этом его исполнение позволяет регулировать характеристики тока за счет изменения воздушного зазора — для этого предусмотрен регулировочный винт. Регулировка тока возможна и с использованием других способов, как правило, используется движение подвижных обмоток (неподвижной в таких конструкциях является первичная обмотка, подключенная к электрической сети) и регулировочного винта.

Возникновение электрической дуги (начало процесса сварки) ведет к снижению значения тока, что снижает ЭДС самоиндукции дросселя и приводит к возникновению рабочего напряжения, обеспечивающего устойчивое горение дуги. Это напряжение ниже, чем напряжение холостого хода.

В целом схема сварочного трансформатора подразумевает наличие следующих элементов:

• Центральная часть конструкции – магнитопровод (сердечник), изготавливаемый обыкновенно из нескольких стальных пластин, гальванически разъединенных друг с другом. Самодельные сердечники для сварки изготавливаются из электротехнической стали, берущейся из «донорской» техники.
• На сердечнике размещены обмотки из изолированного провода соответствующей длины и сечения, число витков напрямую влияет на характеристики устройства. Первичная обмотка в такой конструкции всегда одна.
• Для регулировки тока используются различные решения – подвижные обмотки и т.д.
• Для защиты агрегата от повреждений он помещается в корпус;
• Дополнительные элементы, такие, как вентиляция, колеса и ручки для удобной транспортировки тяжелых агрегатов.

к меню ↑

Классификация сварочных трансформаторов

Агрегаты для сварки можно классифицировать следующими способами:

• По фазности: однофазные, трехфазные;
• По конструкции: с регулировкой напряжения переключением обмоток, посредством дросселя насыщения или посредством магнитного рассеяния;
• По количество обслуживаемых мест.

Помимо этого, конструкции различаются такими характеристиками, как коэффициент мощности, вторичное и первичное напряжение, мощность и пределы регулирования тока. Существует достаточно большое количество моделей агрегатов для сварки, что позволяет подбирать оптимальный вариант под любые задачи.

Устройства с регулировкой посредством магнитного рассеивания состоят из двух частей – понижающего блока и регулирующего напряжение дросселя.

Устройства с увеличенным магнитным рассеиванием несколько более сложны по конструкции – в них входят несколько подвижных обмоток, конденсатор или импульсный стабилизатор и некоторые другие элементы.

Стоит упомянуть и о сравнительно новом типе агрегатов для сварки – тиристорных моделях. В них включается силовой блок и тиристорный фазорегулятор, позволяющий достичь меньшего веса по сравнению с другими видами конструкций.

Заключение

Мы рассмотрели устройство агрегатов для сварки и различные варианты их конструкции. Как видите, схема сварочного трансформатора не очень сложная, и такой агрегат легко изготовить даже самостоятельно, а различные варианты изготовления таких агрегатов позволяют подобрать оптимальный метод под каждую ситуацию и каждый сварочный процесс. Надеемся, эта информация будет полезной для вас.

Похожие статьи

• Сварочный аппарат переменного тока: в чем его преимущества и польза?
• Самодельный аппарат для ручной сварки — это просто
• Сварка в доме – нужна ли она
• Какое приспособление сварочного аппарата в ответе за величину тока?

Устройство сварочного трансформатора: принцип действия, работы

Для выполнения сварочных работ вы выбрали самый простой, из ныне существующих (по сравнению с выпрямителем или инвертором), источник сварочного тока. И правильно поступили!

Ведь, не так давно сварщики пользовались только аналогичным оборудованием, и всё у них получалось. А мы чем хуже? Чтобы использовать все возможности этого гаджета, необходимо знать его устройство и принцип действия.

В помощь вам, мы расскажем про устройство сварочного трансформатора, принцип его действия и некоторые технологические секреты.

• Устройство сварочного трансформатора
• Принцип действия
  • Полезное видео
  • Магнитопровод
  • Ограничитель холостого хода

Устройство сварочного трансформатора

Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:

1. В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
2. Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:

• изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
• согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
• применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.

Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.

Органы управления сварочным трансформатором. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.

Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.

[tip]Если собираетесь делать данное устройство своими руками, то вот подробная статья на эту тему.[/tip]

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы СТ, давайте, хотя бы в самых общих чертах, рассмотрим физические процессы, происходящие в однофазном двухобмоточном трансформаторе. Для иллюстрации этих процессов воспользуемся рисунком.

Физические процессы в трансформаторе. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Электромагнитная схема такого трансформатора состоит из двух обмоток (первичная и вторичная), размещенных на замкнутом магнитопроводе. Последний выполнен из ферромагнитного материала, что позволяет усилить электромагнитную связь между этими обмотками. Происходит это за счёт уменьшения магнитного сопротивления контура (замкнутой цепи), по которому проходит магнитный поток трансформатора (Ф).

Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке. При подключении к источнику электропитания, в первичной обмотке появляется переменный ток i1. Этот электрический ток создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные электродвижущие силы (далее – ЭДС): е1 и е2.

Эти ЭДС, согласно закону Максвелла, пропорциональны числам витков N1 и N2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt. Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора (они обычно не превышают 3…5 % от номинальных значений U1 и U2), то можно считать: e1≈U1 и e2≈U2. Тогда, путём несложных математических преобразований, можно получить связь между напряжениями и количеством витков обмоток: U1/U2 = N1/N2.

Таким образом, подбирая числа витков обмоток (при заданном напряжении U1) можно получить желаемое напряжение U2:

• при необходимости повысить вторичное напряжение — число витков N2 берут больше числа N1. Такой трансформатор называют повышающим;
• при необходимости уменьшить напряжение U2 — число витков N2 берут меньшим N1. Такой трансформатор называют понижающим.

Теперь мы можем, непосредственно, рассмотреть принцип действия СТ. Как сказано выше, он заключается в преобразовании входного напряжения (220В или 380В) в более низкое, которое в режиме холостого хода равно примерно 60В. Когда мы рассматриваем сварочный трансформатор, принцип работы будет очевиден после знакомства с компоновкой и функциональной схемой СТ.

Компоновка узлов СТ (в качестве примера предлагается агрегат серии «ТДМ») представлена на рисунке.

Устройство сварочного трансформатора. Ист. http://stroysvarka.ru/kak-ustroen-svarochnyj-transformator-dlya-poluavtomata/.

Пояснения к схематическому изображению сварочного трансформатора:

• 1 — первичная обмотка трансформатора. Выполнена из изолированного провода;
• 2 — вторичная обмотка не изолирована («голая» проволока) для улучшения теплопередачи. Кроме того, для улучшения охлаждения имеются воздушные каналы;
• 3 — подвижная часть магнитопровода;
• 4 — система подвеса трансформатора внутри корпуса агрегата;
• 5 — механизм управления воздушным зазором;
• 6 — ходовой винт. Основной элемент управления воздушным зазором;
• 7 — рукоятка привода ходового винта.

Функциональная схема такого СТ представлена на рисунке.

Функциональная схема сварочного трансформатора с зазором магнитопровода. Ист. http://www.studfiles.ru/preview/3997689/.

Трансформатор состоит из:

1. магнитопровода с зазором б;
2. первичной обмотки I;
3. вторичной обмотки II;
4. обмотки реактивной катушки IIк.

Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением величины зазора в магнитопроводе. Размер зазора влияет на изменение магнитного сопротивления контура и, соответственно, величину магнитного потока, который и создаёт в обмотках электрический ток:

• при необходимости уменьшить величину сварочного тока — величину зазора увеличивают;
• при необходимости увеличить величину сварочного тока — величину зазора уменьшают.

[note]К сведению: что ломается и как ремонтируется в сварочных трансформаторах[/note]

Полезное видео

Посмотрите небольшой обучающий ролик об устройстве и принципе действия трансформатора:

Магнитопровод

[note]Магнитопровод – это центральная часть конструкции СТ. Он является сердечником понижающего трансформатора и играет основную роль в формировании сварочного тока. По нему протекает магнитный поток, который индуцирует (создаёт) электрическое напряжение на всех обмотках.[/note]

Магнитопровод сварочного трансформатора представляет собой пакет пластин из трансформаторной стали. Вызвано это тем, что под воздействием магнитного потока в нём наводятся вихревые замкнутые электрические токи (в честь французского физика, их открывшего, названы: токи Фуко). В соответствии с правилом Ленца, магнитное поле этих токов стремиться уменьшить индукцию поля его создавшего, т. е. полезного. В результате:

1. уменьшается КПД СТ;
2. токи Фуко нагревают материал сердечника.

Для уменьшения этого влияния принимаются меры по уменьшению этих токов. Поэтому, как было сказано выше, магнитопровод и представляет собой пакет пластин. Поверхности пластины имеют хорошую электроизоляцию (они имеют оксидное изоляционное покрытие) и, кроме этого, часто дополнительно покрываются электроизолирующим лаком. Благодаря этому, они не представляют собой сплошной проводник, что существенно уменьшает величину токов Фуко.

Пластины между собой стягиваются шпильками в плотный пакет. Если этого не сделать (или стянуть неплотно), то они вибрируют с частотой колебаний тока в источнике питания: 50 Гц. В результате, СТ «гудит» с такой частотой.

Ограничитель холостого хода

Ограничитель напряжения холостого хода СТ применяется, в соответствии со своим наименованием, для автоматического ограничения этого параметра. Он уменьшает индуцированную при размыкании вторичной обмотки ЭДС до безопасного значения не позже, чем через одну секунду после разрыва сварочной цепи. На картинке изображена популярная модель ограничителя напряжения холостого хода однофазных сварочных трансформаторов «ОНТ-1».

Ограничитель напряжения холостого хода СТ «ОНТ-1». Ист. http://kiev.kv.besplatka.ua/obyavlenie/ont-1-ogranichitel-napryazheniya-holostogo-hoda-f1bc31.

Принцип действия ограничителя следующий. Мы уже знаем, что в случае разрыва сварочной цепи, резко изменяется величина магнитного потока в магнитопроводе. Это, в свою очередь, приводит к резком скачку ЭДС самоиндукции. Резкий рост величины электрического напряжения может стать причиной аварии СТ или поражения током сварщика. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора уменьшает эту ЭДС до безопасного значения — не более 12 В.

[help]Советуем также ознакомиться: Что выбрать — инвертор или трансформатор?

Смотрите больше информации про сварочные трансформаторы здесь.[/help]

Что такое сварочный трансформатор?

Трансформатор, размещенный в сварочном аппарате, используется для преобразования входного высокого напряжения или первичной мощности от настенной розетки, обычно от 208 до 600 вольт, при слабом переменном токе (АС) от 15 до 55 ампер. Это преобразуется на вторичной стороне питания в более низкое напряжение до 80 вольт и диапазон сварочных токов до 1000 ампер переменного тока или более, в зависимости от процесса и оборудования.

Рисунок 1 показано типичное подключение сварочного аппарата к электродуговой сварке в среде защитного газа (SMAW), иллюстрирующее основной источник питания на первичной стороне и выход на электрододержатель со вторичной стороны трансформатора.

Рис. 1. Схема подключения для типичного процесса дуговой сварки в защитных газах

используйте большое количество витков проводов меньшего сечения (N1 на схеме) и меньшее количество витков больших проводов (N2 на схеме) на вторичной стороне. Это выводит низкое напряжение/более высокий ток в зависимости от соотношения витков или количества витков провода на вторичной стороне, как показано на рис. 9.0005 Рисунок 2.

Рисунок 2. Схема понижающего трансформатора

Провода намотаны на железный сердечник, который создает магнитный поток от движения электрической энергии через трансформатор. Величина выходной силы тока определяет размер трансформатора. Чем выше выходная сила тока, тем больше трансформатор, и тем тяжелее и больше становится машина. На рис. 3 показан типичный трансформатор, переменный ток высокого напряжения/малого тока входит на входной проводник, а переменный ток низкого/напряжения/высокой силы тока выходит на выходной проводник.

Рисунок 3. Фактический понижающий трансформатор

Первые сварочные аппараты работали только на переменном токе и чередовали положительный и отрицательный электроды до 60 раз в секунду согласно Рисунок 4.

Рисунок 4, Изображение сбалансированной волны переменного тока выбор полярности. Для достижения выхода постоянного тока использовался выпрямительный диод согласно 9.0005 Рисунок 5.

Рисунок 5, Типовой диод

Диод работает, пропуская переменный ток через диод, но не позволяя переменному току течь обратно, таким образом создавая постоянный ток (DC). который используется на большинстве сварочных аппаратов сегодня. Эти трансформаторные выпрямители будут использовать ряд диодов в мостовой схеме для генерации постоянного тока на выходе, как показано на рис. 6 . Линейная мощность переменного тока будет проходить через сварочный трансформатор и выходить через ряд выпрямительных диодов в мосту и преобразовываться в плавный выходной постоянный ток.

Рисунок 6. Технология трансформатор-выпрямитель

Сварочный трансформатор для типичных процессов сварки переменным/постоянным током был очень большим и тяжелым, и было сделано много усовершенствований, чтобы уменьшить размер трансформатора. В конце 1970-х годов начали появляться первые сварочные инверторы. Эта инверторная технология была внедрена с рядом преимуществ. Одним из них был способ преобразования входного сигнала высокого напряжения/низкого тока в выходной сигнал низкого напряжения/высокого тока, что позволило бы уменьшить размер и вес сварочного трансформатора. На рис. 7 показано, как технология инвертора работает внутри источника питания.

 
Рисунок 7. Схема инверторной технологии

Инверсионная технология противоположна выпрямлению, процесс инверсии преобразует постоянный ток в переменный ток высокой частоты с использованием импульсного типа регулирования, состоящего в основном из транзисторных устройств.

Переключение токов выполняется на высоковольтной первичной входной стороне трансформатора, а не на более традиционной вторичной выходной стороне, как описано выше. На рисунке 7 показано, как высокое переменное напряжение поступает и преобразуется в постоянное, переключается на высокочастотный пульсирующий прямоугольный сигнал переменного тока, а затем «преобразуется» в низковольтный и сильноточный выпрямленный постоянный ток на выходе. Именно так многие сварочные аппараты сегодня используют эту инверторную технологию, которая снижает потребность в очень больших и тяжелых сварочных трансформаторах и, таким образом, значительно уменьшает размер и вес оборудования.

Эта технология также снижает количество энергии (электроэнергии), используемой инверторной технологией, по сравнению со старыми трансформаторно-выпрямительными машинами.

Билл Экклс, вице-президент PPC and Associates

Что такое отводы на сварочном трансформаторе? — Полное руководство

Последнее обновление 19 июля 2022 г.

Сварочный трансформатор является важным элементом оборудования, снижающим напряжение, поступающее от источника питания. Он работает, изменяя переменный ток от розетки до высокой силы тока и тока низкого напряжения, подходящего для сварки.

Напряжение и ток, используемые при сварке, регулируются первичными и вторичными отводами сварочного трансформатора. Чтобы знать, как функционируют отводы в сварочном трансформаторе, необходимо более глубоко понимать принцип работы сварочного трансформатора.

Поэтому будем копать глубже, чтобы узнать, что такое отводы на сварочном трансформаторе. Продолжай читать!

Что такое сварочный трансформатор?

Двухобмоточный трансформатор. Первичная обмотка имеет ответвляющую головку, предназначенную для изменения напряжения зажигания дуги. Кроме того, кнопка крана используется для изменения напряжения холостого хода вторичной стороны. Первичная и вторичная обмотки соединены отдельно с двумя ножками железного сердечника.

Таким образом, трансформатор будет иметь больший реактор утечки. Тогда напряжение на клеммах вторичной обмотки сильно упадет при увеличении тока.

Реактор со стальным сердечником включен последовательно в цепь дополнительной обмотки для задания сварочного тока. Если изменить длину воздушного зазора реактора, ток возрастет.

Изображение предоставлено: evgeniy11, Shutterstock

Как работает сварочный трансформатор?

Сварочные трансформаторы работают, изменяя напряжение до напряжения, необходимого для создания сварочной дуги. Время восстановления дуги — это время, необходимое для увеличения напряжения от нуля до напряжения, необходимого для сварки.

Крайне важно поддерживать минимальное время восстановления дуги, чтобы гарантировать стабильность дуги. Если он не остается низким, катод может стать холодным. Это остановит производство достаточного количества ионов и электронов для формирования и удержания дуги.

Одним из способов сокращения времени является увеличение напряжения цепи источника электроэнергии. При более низком максимальном значении напряжения время восстановления дуги значительно меньше. Сварочная цепь должна иметь индуктивность, которая приводит к разнице фаз между переходным током и напряжением.

Отводы помогают изменять напряжение для получения желаемой дуги. Если напряжение низкое, то отводы будут увеличивать ток. Низкое напряжение препятствует формированию предпочтительной дуги, потому что тепло теряется через катод.

Если сила тока достигает 250 ампер, вы можете легко создать дугу. Ему нужно напряжение до 60 вольт. Можно увеличить напряжение до 80 вольт, если ток ниже 70 ампер.

Тем не менее, повышение напряжения создает угрозу безопасности, а также ослабляет дугу. Это приводит к коэффициенту напряжения холостого хода сварочного трансформатора. В этой ситуации отводы имеют большое значение, поскольку они поддерживают напряжение в пределах ограничений и, следовательно, останавливают любые повреждения. Теперь, когда мы знаем назначение отводов на сварочном трансформаторе, давайте. посмотрите, как устроены эти краны.

Как устроены отводы в сварочном трансформаторе?

Во вторичных обмотках имеются отводы на сварочном трансформаторе, соединенные с вилкодержателем или сильноточной кнопкой. Обычно они используются для снижения напряжения от 15 до 45 вольт. Один конец вторичной обмотки соединен со свариваемыми деталями, а другой — с электродом.

Отводы на сварочном трансформаторе предотвращают проблемы с нагревом за счет минимизации необходимого напряжения. Для изменения тока, используемого при сварке, можно закрепить точки на вторичной катушке. Некоторые сварочные трансформаторы имеют отводы, прикрепленные к вторичной обмотке катушки, чтобы обеспечить нужное напряжение.

Эти ответвители подают на терминалы полную мощность. Многие большие сварочные трансформаторы обычно имеют несколько фазных входов, а меньшие обычно имеют однофазные входы. Когда электрический ток большой, столько тепла вырабатывается во вторичных обмотках. Это связано с сопротивлением между анодом и свариваемыми деталями.

Полное сопротивление сварочных трансформаторов обычно выше, чем у обычных трансформаторов. Дуга образуется из-за высокого импеданса. Электрический ток остается в форме волны, а напряжение искривляется в сварочном токе.

Где расположены отводы в сварочном трансформаторе?

Отводы находятся в разных местах на вторичной обмотке. Соединение на последнем слое катушки является основным методом обеспечения отводов. Слой катушки расположен вдали от линии финиша.

Между метчиками с номерами четыре и пять на части метчика в большинстве случаев имеются разрывы. Кроме того, для катушки предлагается перемычка, которая позволяет вам выбрать желаемое напряжение на конкретной заводской табличке.

Подключение петли, расположенной на конце вторичной обмотки, без пауз между ответвлениями – это еще одна конфигурация ответвления. Крайний кран (обычно кран под номером семь) находится недалеко от финиша.

Соединение по схеме «звезда» или «треугольник» в этой конфигурации ответвления (на стороне входа) закрыто на ответвлении в соответствии с паспортной табличкой. Эта конфигурация отводов известна как «отводы на конце катушки» или «отводы от линии».

Перемычки ответвлений соединяют два конца катушки. В другой конфигурации перемычки ответвлений соединяют только один конец с клеммой основной фазы. А на фазовой клемме положение отвода совпадает с предпочитаемым вами напряжением.

Конструкции отводов сварочного трансформатора

Конструкции сварочных трансформаторов отличаются различными конфигурациями отводов.