Виды сварочных аппаратов: трансформаторы, выпрямители, инверторы, полуавтоматы и другие

Изучаем сварочный преобразователь

Сварочный электрический преобразователь представляет собой совокупность генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока. В процессе работы происходит преобразование сетевой электроэнергии переменного тока в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения генераторного вала она преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, используемого для сварки. Преобразователь имеет относительно небольшой КПД, а из-за присутствия вращающихся элементов в сравнении с выпрямителем он считается менее надежным. Но для строительно-монтажных работ применение генераторов имеет свои преимущества. Например, если сравнивать с прочими источниками, они менее чувствительны к сетевым колебаниям напряжения.

Устройство

Устройство сварочного электрического преобразователя: электрический приводной двигатель, генератор, вырабатывающий сварочный ток. Из-за того, что конструкция генератора для сварки включает вращающиеся элементы, надежность и КПД устройства ниже, чем у стандартных трансформаторов, выпрямителей.

Рабочие узлы преобразователя сварочного оборудования, пускорегулирующая аппаратура в том числе, размещены в одном корпусе. Отличают передвижные агрегаты и преобразователи (для осуществления строительно-монтажных работ), стационарные посты (используются на производствах). Они имеют немного разные характеристики.

Принцип работы

Принцип работы механизма ПСО-500 предоставляет возможность вырабатывать постоянный, переменный ток. Достаточно часто в производственных цехах используются именно преобразователи марки ПСО-500, так как они характеризуются высокой технической производительностью, надежностью.

Особенности установки

В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.

Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.

Техника безопасности

При использовании преобразователей нужно соблюдать требования по технике безопасности для электроустановок:

корпус обязательно должен быть заземлен; работы, связанные с подключением агрегата к электросети, должен производить исключительно профессиональный электрик;
учитывая, что оборудование подключается к источнику питания с напряжением 220/380 В, двигательная клеммная коробка должна быть закрыта и надежно изолирована.

Несмотря на то что сварочные преобразователи расходуют больше электрической энергии из-за низкого КПД, наличия механических связей, сварочный ток всегда стабильный независимо от перепадов сетевого напряжения. Это предоставляет возможность выполнять сварные швы высокого качества.

Также необходимо соблюдать в процессе работы со сварочным преобразователем следующие требования:

обязательное заземление корпуса установки;
на клеммах двигателя напряжение в 380/220 В считается опасным, они обязательно должны быть надежно изолированы, прикрыты. Соединительные работы осуществляются опытным электриком, у которого есть допуск к работам с высоким напряжением;
на клеммах генератора при нагрузке напряжение составляет 40 В, на холостом ходу напряжение генератора марки ГСО-500 может увеличиваться до 85 В. В процессе эксплуатации оборудования в закрытых помещениях с повышенной влажностью, при наличии пыли, на открытом воздухе, при повышенных температурах окружающей среды (более 30 градусов), токопроводящем половом основании, выполнении сварки материалов на конструкциях, сделанных из металла, напряжение более 12 В представляет опасность для человеческой жизни.

Сергей Одинцов

electrod.biz

Основные свойства сварочных инверторов

В последнее время (начиная примерно с начала 80-х годов двадцатого века) все большее распространение получают сварочные инверторные источники питания. Основным блоком такого выпрямителя является инвертор – устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное.

Сварочный инвертор работает следующим образом. Сетевой выпрямительный блок преобразует переменное напряжение сети в постоянное. Затем это выпрямленное напряжение преобразуется с помощью инвертора в однофазное переменное высокой частоты (до 50 кГц и выше). Далее напряжение понижается трансформатором, вновь выпрямляется, сглаживается и подается на дугу. Благодаря тому, что на выходе инвертора напряжение имеет высокую частоту, размеры и вес трансформатора может быть резко снижен, так как эффективность трансформации повышается с частотой переменного тока. При этом также снижается длина провода первичной и вторичной обмоток. На рисунке ниже это показано на примере трансформатора мощностью 20 кВт: в одном случае трансформатор рассчитан на работу при частоте 50 Гц, а в другом — 50 кГц

Благодаря малому весу и размерам понижающего трансформатора инверторные источники питания также оказываются небольшими по габаритам и легкими, что, собственно говоря, и являются основным достоинством этих источников. Их рекомендуют использовать в тех случаях, где имеют значение малые масса и габариты – при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах.

Другим достоинством является их универсальность, так как их внешние вольт-амперные характеристики могут быть любой формы, поскольку формируются искусственно с помощью системы управления с использованием обратных связей по току и напряжению (т.е. в реальном масштабе времени).

Благодаря своим высоким динамическим свойствам (т.е. высокому быстродействию) и возможности управления параметрами сварки в реальном масштабе времени эти источники питания обладают лучшими сварочными свойствами по сравнению с другими типами источников питания, а также часто наделяются дополнительными функциями, которые способствуют улучшению процесса сварки, такими как дистанционное управление, мягкий старт и др.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500.

Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует. Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

ПСО-500 относится к однопостовым сварочным преобразователям мобильного типа. Он смонтирован на трехколесной тележке. Величина сварного тока, выдаваемого ПСО-500, может достигать 300 или 500 А — в зависимости от перемычки, соединяющей одну из клемм с последовательной обмоткой генератора.

Выходной ток регулируется вручную, с помощью верньера, связанного с реостатом (устройством изменения сопротивления). Контроль тока производится по встроенному амперметру.

Числовой индекс в маркировке — 350, 500, 800, 1000 — означает максимальный постоянный ток, на работу с которым рассчитан данный преобразователь. Некоторые модели с помощью верньера могут быть настроены так, чтобы выдавать сварочный ток больше номинального, но работа в таком режиме чревато перегревом и быстрым выходом аппарата из строя.

Разновидности

Существует множество разновидностей сварочных преобразователей. Мы разделили их на несколько групп.

Количеств сварочных постов

Сварочный преобразователь может быть как однопостовым, так и многопостовым. Однопостовой предназначен для питания только одной сварочной дуги. Это значит, что сварку сможет выполнять только один сварщик. Соответственно, от многопостовой установки сварку могут выполнять сразу несколько мастеров, что очень удобно на производстве.

У многопостового преобразователя много плюсов. К нему можно подсоединить сразу несколько сварочных кабелей и варить большим коллективом, при этом избежать больших расходов на ремонт и обслуживание, поскольку установка всего одна. Но КПД у многопостового преобразователя существенно меньше чем у однопостового. Так что выбор количества постов зависит от многих факторов.

Иногда бывает ситуация, когда однопостовой преобразователь – это лучший выбор по всем показателям, но его мощности может быть недостаточно. В таком случае можно параллельно подключить два преобразователя, предварительно настроить на них одинаковое напряжение холостого хода.

Способ установки и характеристики

Сварочный преобразователь может быть как стационарным, так и передвижным. Для стационарного применения необходимо предварительно залить фундамент, поскольку вес у преобразователя не маленький. Для более мобильного применения установку можно смонтировать на специальную раму с колесами.

Вольтамперные характеристики могут быть падающими, пологопадающими, жесткими, комбинированными.

Функциональность

Многие преобразователи универсальны и предназначены для разных типов сварки: от ручной дуговой до автоматической сварки под флюсом. Также преобразователю под силу сварка в среде защитного газа и автоматическая сварка. Все это возможно в том случае, если установка обладает комбинированными вольтамперными характеристиками и может обеспечить как жесткую, так и падающую характеристику.

Особенности и техника безопасности

Использовать преобразователь сложно. От мастера нужно понимание техники работы и особенностей оборудования. Вот несколько советов для увеличения эффективности и правильного применения преобразовательного аппарата.

Перед включением прибора необходимо заземлить его корпус. Убедитесь, что коллекторные щётки в рабочем состоянии и не нуждаются в замене.

В основном устройство работает от сети в 380 вольт. Это напряжение выше привычного в 220 и небезопасно для мастера.

Неправильное обращение даже с обычной розеткой может обернуться несчастным случаем, поэтому ни в коем разе не перекрывайте клеммы двигателя.

Генераторные клеммы должны получать напряжение не больше 12 вольт. Особенно, если вы варите в среде с большой концентрацией водяного пара или высокой температурой, на сверх чувствительном к топу полу или в комнате с частичками пыли в воздухе.

Обеспечить правильное напряжение обычно сложно, поэтому всегда пользуйтесь резиновой спецодеждой и ковриками, чтобы не навредить себе.

Излучение дуги и брызги расплавленного металла могут легко повредить слизистые оболочки и кожу рук.

Вместо заключения

Сварочный преобразователь – это напрасно забытый тип сварочного оборудования, который даже сейчас может дать фору многим современным аппаратам. Он функционале и способен работать в трудных условиях. Конечно, такие аппараты уже морально устарели, они громоздкие и в многом непонятны для неопытного мастера. Но это не значит, что подобное сварочное оборудование нужно сбрасывать со счетов.

В этой статье мы постарались просто и понятно рассказать про суть и назначение сварочного преобразователя, перечислили его разновидности и дали несколько рекомендаций по правильному и безопасному применению. Надеемся, этот материал будет полезен для вас. Оставляйте свои комментарии, делитесь опытом применения сварочных преобразователей. Желаем удачи в работе!

Принцип работы

Строение у всех видов сварочных преобразователей типовое:

подводимый к асинхронному электродвигателю ток после включения установки преобразуется в механическую, которая подается на вал генератора;
генератор выдает необходимую частотность токовых параметров, в работе использован метод электромагнитной индукции, на вал насажен якорь с обмотками;
коллектор выполняет функцию выпрямителя, подает питание на выходные клеммы.

Сварочный преобразователь по сути – это комбинация электродвигателя, работающего от сети 220 или 380 В и генератора постоянного тока. Надежность преобразователя снижают вращающиеся узлы, велики энергопотери в процессе преобразования электротока.

Оборудование ценится за стабильность токовых характеристик вне зависимости от скачков подаваемого на двигатель напряжения. Регулятором рабочих характеристик является реостат, меняя число витков независимой обмотки изменяют ампераж. Выходной ток регулируется вручную по амперметру.

Пример оборудования

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует
. Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

Недостатки

Однако конструктивные особенности определяют и основные недостатки сварочных преобразователей, из-за которых их, по крайней мере, в бытовой сфере (сварочные работы в мелком бизнесе, на даче, в гараже) вытеснили инверторы. В первую очередь это:

большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
низкий КПД;
повышенная электрическая опасность;
шумность работы;
необходимость в сервисном обслуживании.

Принцип их действия — переход электрической энергии в механическую и обратно — подразумевает большие энергетические затраты на вращение вала. Этим обусловлен очень высокий расход электроэнергии, делающий устройство невыгодным для «домашнего» применения.

Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал.

Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Классификация

Сварочные преобразователи классифицируются по различным параметрам. В том числе по количеству (одно- и многопостовые) и по типу привода (от электродвигателя либо, например, от двигателя внутреннего сгорания). По конструктивному исполнению они могут быть стационарными и передвижными, в одинарном или сдвоенном корпусе.

Преобразователи также отличаются по форме выходной характеристики. Для многих видов работ решающее значение имеет именно эта классификация. По форме выходной характеристики сварочные преобразователи разделяют на устройства, выдающие падающую либо жесткую характеристику (последние также способны выдавать пологопадающую).

Существуют и универсальные преобразователи, в зависимости от установленного переключателя способные работать как в том, так и в другом режиме.

Дело в том, что специфика сварочных работ в защитных газах, автоматическая или полуавтоматическая, требует исключительно жесткой выходной характеристики.

К таким преобразователям относится, к примеру, система ПСГ-500. Сварочные преобразователи модельного ряда ПСО имеют падающую характеристику, ПСУ — универсалы, способные переключаться в нужный режим работы.

С точки зрения прикладной физики преобразователи также подразделяются в зависимости от технологии, реализованной в генераторе. Генератор может быть с расщепленными полюсами, с отдельными намотками намагничивания и размагничивания, с намоткой размагничивания и независимым возбуждением. Но на практике существенной разницы в значимых технических характеристиках между всеми этими типами нет.

Принцип работы

Строение у всех видов сварочных преобразователей типовое:

подводимый к асинхронному электродвигателю ток после включения установки преобразуется в механическую, которая подается на вал генератора;
генератор выдает необходимую частотность токовых параметров, в работе использован метод электромагнитной индукции, на вал насажен якорь с обмотками;
коллектор выполняет функцию выпрямителя, подает питание на выходные клеммы.

Описание и характеристики инверторного сварочного аппарата

Простые трансформаторные установки для сварки до сих пор используются, но считаются «динозаврами». От сети они перенимают 50-герцевый ток. Он переменный. В таком виде и поступает на электрод.

Соответственно, скачки напряжения ухудшают качество сварки. К автономным электростанциям трансформаторные аппараты, как правило, не подключаются. Кроме того, старая техника громоздка и сложна в обращении.

Трансформаторная сварка сопровождается активными «плевками» каплями раскаленного металла. Зато, старый тип установок трудоспособен на морозе. Инверторный сварочный аппарат будет работать лишь при +15-ти и выше. К тому же, для многих моделей нужен кабель. Его длина редко превышает 2 метра. В остальном же новые механизмы – верх совершенства. Вот на то причины:

-Инверторы компактны. Большинство аппаратов весят 4-5 килограммов. Это позволяет переносить аппараты, в том числе и в труднодоступные области.

Аппараты нового поколения экономят энергию в сравнении с трансформаторными в 2-3 раза. В установках старого образца львиная доля ресурсов уходит на прогрев десятков килограммов металла корпуса, внутренних узлов. Компактность инверторов исключает перерасход электроэнергии.

-Снижают напряжение, увеличивая при этом силу тока. В помощь тот самый добавленный к трансформатору выпрямитель. Он собран на основе моста диодов. В установку поступает переменный ток. Выпрямитель преобразует его в постоянный.

Затем, ток вновь делается переменным, но уже с нужной частотой. Из нее опять делают постоянный поток. При этом регулируется его сила. Контроль над ней позволяет подбирать режим, необходимый для конкретной сварки.

50 герц инвертор наращивает до 50 килогерц. При этом, напряжение падает до 70-90-та ватт. Сила же тока вырастает до 100-200-от ампер. Эти процессы проходят на трансформаторе после передачи на него высокочастотного потока электронов.

-Инверторы снабжены функцией горячего старта. Она заключается в поджоге электрода максимальным током. Происходит замыкание. После него сварочный ток падает до минимума. Итог – устраняются залипания при соприкосновении с металлом.

— Сварочные аппараты инверторного типа не портачат швы при скачках напряжения на входе в установку, работают от автономных электростанций. Стабильная подача потока электронов не только формирует устойчивую дугу сварки, но и уменьшает число разлетающихся в стороны брызг металла.

Если вдаваться в подробности действия инверторов, то выпрямляют ток они за счет специальных фильтров. Выпрямленный поток вновь делают переменным несколько транзисторов. Они быстро открываются и закрываются, что и формирует ток высокой частоты. Так же, в конструкции инвертора есть управляющая схема, два преобразователя.

Сила сварки в инверторах обеспечивается преобразованием высокочастотных токов, а не переработкой электродвижущей силы с катушки индукции. Последний вариант актуален лишь для сварочных аппаратов-трансформаторов.

Чтобы получить на последнем напряжение в 160 ампер, нужна масса медных деталей в 18-20 кило. Инверторный сварочный аппарат «Ресанта» выдает 160 ампер, будучи весом всего в 250 граммов.

Наличие в инверторах электродов и переменного, и постоянного тока позволяет качественно сваривать чугун и цветные металлы. При стыковке последних, так же, применяют аргонодуговую сварку.

С инверторами она сочетаема благодаря широкому диапазону регулировки силы тока. Газ аргон, подаваемый к месту сварки, вытесняет оттуда кислород. Последний портит качество шва, а вкупе с алюминием и высокой температурой даже приводит к возгоранию.