Сварочный трансформатор – устройство и принцип действия

Сварочный трансформатор принадлежит к числу несложных, но признанных потребителями аппаратов. Его используют, когда к соединительному шву нет жестких требований. Сейчас на рынке появились более совершенные аппараты, но простые агрегаты не вышли из употребления.

Виды сварочных трансформаторов и их устройство

Аппараты бывают дуговыми, у них в основе процесса лежит использование электрической дуги, а также есть аппараты контактной сварки – сильно сжатые детали привариваются импульсным током. По способу регулирования выпускаются агрегаты с дросселем – это первый тип. Второй, самый распространенный вид – разнотипные с регулировкой,  которая осуществляется изменениями в обмотках. Третий, самый современный – тиристорные с импульсной стабилизацией.

Первые два вида регулируют режим изменением параметров. Разнотипные трансформаторы зачастую оборудованы более сложными устройствами для точного регулирования. Тиристорные имеют трансформатор и полупроводниковые регуляторы. Контактные сварочные приборы различаются методами сварки, которая может выполняться по отдельным точкам, по стыкам или цельным швом. Импульс регулируется электронным или релейно-механическим регулятором. Устройство сварочного трансформатора простое, аппарат состоит из:

• трансформатора;
• проводов подвода;
• сварочных проводов;
• держателя электродов.

Разные разработки сварочного трансформатора (далее – СТ) имеют сходные провода и держатели. Аппарат может иметь дополнительные устройства: вентилятор, автомат отключения при перегрузке, ручку, колеса. На работу это никак не влияет, но создает комфортные условия. Большинство сварочных трансформаторов переменного тока укомплектованы одинаковыми деталями с разницей в габаритах. Это позволяет делать устройства одного типа, отличающиеся показателями. Агрегат может комплектоваться выпрямителем для выработки постоянного тока. Аппаратами постоянного тока выполняется качественная сварка, производятся работы с цветными металлами и нержавейкой.

Большинство моделей имеют стальной сердечник из абсолютно одинаковых пластин – магнитопровод. Он может иметь подвижную часть или быть цельным. Пластины изолированы, чтобы увеличить КПД и уменьшить нагрев. Они образуют плотный пакет, стянутый шпильками. Неплотность пакета приводит к вибрации, что на слух воспринимается, как сильное гудение. Ток в трансформаторном сварочном аппарате (ТСА) подбирается плавно или ступенями. При плавном подборе изменяют зазор в магнитопроводе, сопротивление меняется. Ступенчатое регулирование включает в цепь разное количество витков обмоток. Независимо от способа, роль сварщика заключается во вращении рукоятки или переключении коммутатора.

Почему электричество соединяет металлы?

Трансформатор понижает сетевое напряжение до требуемого уровня. Предъявляемые к аппарату требования исходят из особенностей материалов для обработки. Под них подбирают принцип действия и комплектацию, детали уточняются в параметрах и регулировке. Во многих случаях требуется очень точная настройка, и устройство аппарата это учитывает. Функциональный принцип работы сварочного трансформатора и его устройство взаимосвязаны.

Аппарат выполняется обычно с первичной и вторичной обмотками. Напряжение 220 или 380 В подается на первичную. Со вторичной снимается напряжение 30–80 В. Ток увеличивается до 100–700 А, отчего металл плавится и соединяется. В основу ТСА заложена наивысшая отдача мощности. Металлические изделия соединяются между собой при температуре в тысячи градусов, вырабатываемой электрической дугой. Ее появление вызывается коротким замыканием между электродом и металлом. Разряд пробивает воздух, образуется плазма. С уменьшением сопротивления воздушного изолятора увеличивается ток. Чтобы стабилизировать дугу, проводящую ток, поддерживают расстояние между электродом и металлом.

Устройство сварочного трансформатора позволяет изменять силу тока, добиваясь оптимального режима в зависимости от толщины заготовок и вида работ. Постоянство напряжения влияет на стабильность дуги. Малый скачок напряжения ее обрывает, а немного сглаживает скачки регулятор. Используя дополнительные приспособления, можно добиться стабильности электродуги. Перепады гасят фильтры из конденсаторов на входе.

Характерные особенности устройств разных типов

Сначала были придуманы аппараты с дросселем для регулировки тока. Модели простые и безотказные, но не лишены недостатков: очень ограниченные характеристики, сильная вибрация, из-за чего сбиваются настройки, и они потребляют много энергии. Более совершенны устройства с реактивной катушкой и дросселем.

В разнотипных аппаратах используются магнитные шунты, подвижные обмотки. Такие агрегаты небольшой массы с лучшими характеристиками. Имеются конструкции с неподвижными шунтами и обмотками, сложной магнитной коммутацией. По этому принципу сконструировано много разных разработок, отчего этот вид СТ и получил название разнотипных. Оборудование на тиристорах – новая разработка на полупроводниках. Переменный ток превращается в импульсы. Вначале тиристорные устройства страдали нестабильностью дуги из-за несовершенства полупроводников. Сегодняшние полупроводниковые изделия избавлены от этого недостатка.

Технические характеристики ТСА пребывают в зависимости от конструктивных особенностей. Общие достоинства:

• простое исполнение с минимальным набором деталей без электроники;
• широкий диапазон применения;
• надежная длительная эксплуатация, пригодность для ремонта;
• возможность выбрать аппарат с подходящими параметрами;
• доступные цены.

К недостаткам относятся ограниченные возможности. Подобные аппараты потребляют много тока, ими трудно поддерживать дугу и добиться безукоризненного шва. Для работ различного рода больше подходит разнотипный трансформатор. Чтобы добиться качества шва и эффективности, агрегат оборудуют дополнительными устройствами, которые стабилизируют характеристики. Доступность и неприхотливость трансформаторных сварочных аппаратов привлекают потребителей, несмотря на выпуск качественных моделей с лучшими возможностями.

Что следует учитывать при выборе – показатели тока

Важный показатель для устройства – это количество фаз. Для однофазных СТ требуется 220 В, их можно включать в розетку домашней сети. Для двухфазных потребуется 380 В. Трехфазные могут работать от 220 или 380 В. В паспорте уточните показатель тока, потребляемого устройством. Далее узнайте сечение проводки и определите по справочнику, выдержит ли она работу ТСА. Автоматы домашней сети должны иметь запас не менее 10 %.

От тока на выходе зависит подбор электродов, свойства металла, с которым можно работать. Еще один параметр – напряжение на выходе. Особенно важно для тех, кто хочет варить автомобильные кузова. Чем ниже показатель (от 30 Вольт), тем тоньше металл можно варить. Потребляемая и выходная мощность указывает на количество электроэнергии, которую использует сварочный трансформатор. Следует обратить внимание на разницу показателей. Если она очень большая, агрегат будет использовать много киловатт и выполнять мало работы. В паспорте режим сварки указан в процентах.

К примеру, 70 % значит, что в течение 10 минут агрегат может 7 минут работать и 3 должен отдыхать.

Трансформаторные аппараты десятки лет исправно служат в сельском хозяйстве, промышленности, дома и в любом месте, где понадобятся. Их простота и дешевизна привлекают людей. В руках умельцев они способны работать с металлом разной толщины. С их помощью изготавливают несложные изделия, ремонтируют технику, соединяют трубы отопления и водопровода.