Трансформатор для сварки

Сварочные трансформаторы – это один из видов специализированного оборудования, предназначенного для различных видов сварки. До недавнего времени, то есть до массового внедрения в промышленности инверторов, они были "сердцем" практически любого сварочного аппарата для электродуговой сварки, и находили самое широкое применением практически во всех основных производственных сферах как в СССР (а в последствии и в России и странах СНГ), так и во всем мире.

Основное назначение сварочного трансформатора: преобразование переменного тока питающей сети со значением величины напряжения 220/380В в переменный ток с другой более низкой величиной (как правило не более 80В), но той же самой частоты, для последующего питания сварочной дуги (рис.1.). При этом параллельно происходит преобразование силы тока с резким увеличением значения с низкого до очень высокого.

Подразделяются сварочные трансформаторы по нескольким критериям:

1. количество обслуживаемых участков/рабочих мест сварщика: одно- и многопостовые;

2. фазный признак напряжения в сети: однофазные, двухфазные и трехфазные (вторые кстати крайне нечасто встречаются на производстве);

3. конструктивные особенности: регулировка подвижными обмотками, дросселем насыщения или фазовым регулятором на тиристорах (рис.3)

Однофазные сварочные трансформаторы (рис.2), работающие в сети 220В, в основном применяют для ручной дуговой сварки переменным током, трехфазные (напряжение сети 380В), применяют в том числе в составе выпрямителей для сварки на постоянном токе. И те и другие трансформаторы имеют вторичное напряжение при холостом ходе 65-75В, в следствие чего отличаются между собой в основном, количеством первичных обмоток (одна на однофазных и соответственно три на трехфазных), это связано главным образом с разницей в величине коэффициента преобразования напряжения и силы тока. Напряжение в 65-75В необходимо для надёжного зажигания и стабилизации электрической дуги, для непосредственно самих процессов сварки напряжение используется, как правило не более 20-30В.

Принцип работы и устройство сварочного трансформатора

Принцип работы сварочного трансформатора основан на постепенном понижении напряжения и одновременном повышении силы тока.

Характерным для сварочного трансформатора является прерывистый режим работы с резким переходом от холостого хода к короткому замыканию и обратно.

Основой любого сварочного трансформатора служит сердечник (магнитопровод), на нем установлены первичная и вторичная катушки. Первичная подключается к источнику питания, а вторичная, в которой индуцируется вторичный ток и напряжение, подключается к электродержателю сварочных электродов за счет которого мы и варим. Первичная обмотка, как правило, выполняется неподвижной, а вторичная за счет ходового винта и ручки (рис.2 п.5, 9) передвигается вверх-вниз, для регулирования силы тока. Такой тип регулировки силы тока относится к трансформаторам с подвижными обмотками (рис.3, в, п.4, 5).

Как уже упоминалось выше вторичное напряжение при сварочных процессах снижается до 30В, поэтому для ограничения силы тока к.з. и устойчивого горения сварочной дуги трансформатор имеет круто падающую внешнюю характеристику, а цепь сварочного тока - высокую индуктивность (для ее сохранения в том числе поверхность сердечника покрывают лаком и/или оксидами).

Для получения вышеуказанных параметров в сварочных трансформаторах и первичная и вторичная обмотки размещаются на разных стержнях магнитопровода (рис.2 п.11, 12) и соединяются последовательно, вследствие чего сопротивление и напряжение к.з. оказываются в них в несколько раз выше, чем в обычных силовых трансформаторах.

При подаче напряжения от питающей сети во время прохождения тока в первичной обмотке возникают магнитные потоки, основная часть которых замыкается на стержнях сердечника (магнитопровода), а другая часть магнитных потоков замыкается по воздуху, создавая потоки магнитного рассеяния, в обеих обмотках в этот момент индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Управление рассеянием магнитного поля за счет изменения величины воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками при повороте ходового винта трансформатора как раз и позволяет изменять величину силы тока сварочной дуги.

Детальное визуальное отображение устройства сварочного трансформатора представлено на рисунке 2, помимо первичной и вторичной обмотки, замкнутого стержневого магнитопровода, винта и рукоятки трансформатор компонуется рым-болтом, клеммами, шкалой величины задаваемой силы тока, и ходовой гайкой, все это заключено в корпус, снабженный колесами для перемещения трансформатора, также в корпусе предусмотрены жалюзи для охлаждения.

По величине рабочей силы тока сварочные трансформаторы разделяются на насколько групп:

- малые от 50 до 250 А, обладающие малыми размерами, и относительно малым весом (от 10 до 20кг), высоко мобильные, для проведения монтажных работ и использование в бытовых целях.

- средние от 50 до 315-350(400) А, обладающие сравнительно небольшими габаритами также пригодными монтажных работ , но в основном для оборудования однопостовых участков.

- на крупных производственных предприятиях эксплуатируются модели с показателем до 1000-2000А, в основном в многопостовом варианте.

Сварочный трансформатор это относительно удобный, простой и дешевый источник питания сварочного переменного тока. На сегодняшний день, во многих современных сварочных аппаратах находит применение трансформатор с тороидальной формой сердечника: обе катушки намотаны на один сердечник круглой формы, друг на друге, при этом в нижней части расположена вторичная обмотка, а сверху наматывается первичная. Такие трансформаторы значительно меньше по габаритам, чем один из самых распространенных в советский и постсоветский периоды промышленности трансформатор переменного тока ТДМ401-У2. В настоящее время они приобретают популярность в качестве составных компонентов сварочных полуавтоматов (рис.4, б) и источников питания сварочной дуги постоянного тока.

Преимущества и недостатки сварочных трансформаторов

Преимущества:

- простота конструкции, минимальное количество времени на освоение оборудование у начинающих сварщиков;

- высокая мобильность, при наличии любого источника питания 220/380В (в зависимости от типа);

- возможность работы с диаметрами электродов от 2 до 6 мм;

- неприхотливость, высокие показатели эксплуатационного периода и отличная ремонтопригодность;

Недостатки:

- восприимчивы к отрицательным температурам;

- повышенный шум при работе трансформатора

- низкая стабильность горения дуги

- отсутствие возможности сварки цветных металлов

- отсутствие возможности применения электродов постоянного тока

- малые пределы регулирования.