Все что нужно знать о сварочном трансформаторе от А до Я

Что такое сварочный трансформатор и для чего он служит

Сварочный трансформатор применяется для образования неразъёмных соединений в производственных и ремонтных целях настолько широко, что уже стал классическим оборудованием.

Сварочный трансформатор предназначен для следующих задач:

• преобразование высокого сетевого напряжения в низкое, а низкой силы электрического тока в высокую;
• осуществление сварочных и наплавочных работ посредством расходования покрытых электродов.

При совмещении результатов этих процессов осуществляется ручная дуговая сварка. Несмотря на освоение этой техники уже более 100 лет назад трансформатор до сих широко применяется.

Причинами этого являются простота и дешевизна устройства, его низкая неприхотливость и высокая ремонтопригодность, а также универсальность как для технического средства производства.

Если вы хотите узнать какие бывают способы сварки, то переходите по ссылке.

Рассмотрим устройство и принцип действия сварочного трансформатора, а также его основные конструкционные особенности.

Роль трансформатора в сварке

Сварочные трансформаторы переменного тока используются в ручной дуговой сварке с применением штучных электродов, в механизированной сварке с использованием флюса и в аргонодуговой для соединения деталей из алюминиевых сплавов.

Назначение сварочного трансформатора заключается в формировании необходимого для сварки значения напряжения, определенных постоянных внешних характеристик и в регулировке сварочного тока.

Требования, предъявляемые к внешним параметрам, определяются на основе таких показателей:

• тип электрода – это может быть плавящийся или неплавящийся стержень;
• характер рабочей среды – открытая дуга, дуга под флюсом, в защитном газе;
• степень автоматизации сварочного процесса – ручная, автоматическая, полуавтоматическая;
• способ регулирования механизма горения – саморегулирование, автоматическое.

Ручная дуговая сварка стержнями с покрытием, аргонодуговая с неплавящимся вольфрамовым электродом, механизированная под флюсом на автоматах с контролем скорости подачи присадочной проволоки в зависимости от величины напряжения дуги – методы соединения металлических деталей, в которых применяется падающая вольтамперная характеристика.

Падающая вольтамперная характеристика подразумевает работу аппарата в режиме регулятора сварочного тока. Исходя из технологических и экономических соображений используется плавно-ступенчатое регулирование.

Такой тип управления предполагает две и более ступени регулирования, сочетающиеся с плавным изменением величины тока в каждой ступени.

Жесткая вольтамперная характеристика используется в автоматической сварке под флюсом при постоянной скорости подачи присадочной проволоки, независимо от напряжения дуги.

Источник питания в таком случае работает в качестве регулятора напряжения.

Изменение величины напряжения может быть:

• плавным;
• ступенчатым;
• смешанным.

Величина сварочного тока зависит от скорости, с которой подается электродная проволока. Источник питания, в свою очередь, устанавливает напряжение дуги и обеспечивает саморегулирование ее длины.

В зависимости от количества фаз выделяют:

1. Однофазный сварочный трансформатор – модель, работающая только при напряжении 220 В. Предназначен для бытовых нужд.
2. Трехфазный трансформатор – работает при напряжении сети 380 В. Такие модели способны обеспечить на выходе большую силу тока, что делает возможным соединение металлических деталей большой толщины.

Устройство сварочного трансформатора

Трансформатор для сварки состоит из таких основных деталей и узлов:

обмотка первичная: служит для поступления электрического тока от источника питания (бытового или промышленного напряжения, генератора), выполняется стационарной;

обмотка вторичная: в отличие от первичной, выполняемой изолированной, устройство вторичной выполняется проводом без изоляции, что позволяет достичь повышенная теплоотдача для снижения сопротивления обмотки, выполняется подвижной;

магнитопровод: механическая основа, на которой устанавливаются обмотки, и в которой будет образовываться магнитный поток, поэтому выполняют его из специальных электротехнических сталей;

винты крепления: они соединяют не только отдельные листы магнитопровода, но и другие части между собой;

провода в изоляции: для питания самого трансформатора;

клеммы или зажимы: для снятия напряжения с агрегата и подачи его на свариваемое изделие;

корпус металлический: для размещения всех частей и предотвращения электротравм;

элементы управления рабочими током и напряжением: кнопки, переключатели и т.д.

Данные элементы являются базовыми, без них работа агрегата невозможна.

Другие части добавляются при необходимости в расширении возможностей. К примеру, для улучшения характеристик тока и повышения плавности управления добавляют дроссель.

Чтобы узнать как правильно выбрать сечение кабель для сварочного аппарата переходите по ссылке.

Устройство магнитопровода

Любой сварочный трансформатор основывается на магнитопроводе, это – его основа. Он предназначен для проведения по замкнутому контуру возникающего магнитного потока. Такой принцип работы устанавливает требования к нему: единый элемент, на котором размещаются проводные обмотки.

Классический формат магнитопровода – пакет стальных пластин, стянутых винтами. Будучи изготавливаемыми из специальной трансформаторной стали, пластины обладают повышенными ферромагнитными свойствами и становятся качественным проводником вихревых электрических токов.

Конструкция из отдельных пластин целесообразна для пониженного нагревания магнитопровода. Для изоляции они разделяются специальными лаками и оксидными покрытиями.

Монолитность изделия обеспечивается метизами. Плотное стягивание шпильками предотвращает сильное гудение, вызываемое потоком, замыкающимся на сердечнике. Переменный ток изменяет направление от 50 раз за секунду, что приводит к вибрации отдельных пластин.

Принцип работы сварочного трансформатора

Сварочные трансформаторы функционируют по такой схеме:

• первичная обмотка получает электрический ток извне – от источника питания, связанного со входными проводами устройства;
• ток, протекающий по обмотке, создаёт электродвижущую силу (или ЭДС) в магнитопроводе – как феномен направленного действия, она движется по имеющемуся контуру;
• поток ЭДС в магнитопроводе доходит до вторичной обмотки и генерирует в ней уже её собственный магнитный поток, а он в свою очередь – электрический ток;
• полученный таким образом электрический ток используется для сварки.

Интересно в данном процессе следующее: если менять общее количество витков и соотношение запитанных витков на обоих обмотках, становится возможным получать требуемые характеристики выходных напряжения и силы тока. Именно количественная разница между обмотками и служит преобразованию энергии до требуемых параметров.

В результате выходной сварочный ток может использоваться для расплавления твёрдого металла. С учётом физико-механических характеристик сталей и сплавов, а также параметров требуемого соединения сварочное оборудование можно сконструировать в широком пределе энергетических возможностей.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора служат одной цели: снизить напряжение источника питания (где-то до 30 или больше Вольт) и повысить силу тока на сварочной дуге (300 и более Ампер).

Если устройство необходимо для работы на токе постоянного рода, оно называется выпрямителем и устроено немного по-другому.

Холостой ход

Сварочный трансформатор как энергетическое оборудование рассчитан на 2 режима применения, что накладывает требования к его принципу работы:

• с нагрузкой — когда непосредственно выполняется сварка;
• холостой – когда агрегат находится в режиме ожидания.

Отличие между ними – в задействовании вторичной обмотки. При горении сварочной дуги через неё протекает электрический ток, а в режиме холостого хода – нет. Для сварочного аппарата холостой ход номинально также является рабочим.

Несмотря на кажущееся отсутствие тока он всё же присутствует: вход питания на первичную обмотку создаёт ЭДС не только с помощью прямого магнитного потока – но и способом рассеивания. Если трансформатор не является работающим сиюминутно, в его магнитопроводе в любое время существует небольшой электрический ток, за счёт сил рассеивания.

Критически важно, что во вторичной обмотке при этом формируется «холостое» напряжение даже без образования дуги. Для сварочного трансформатора оно – опасное явление: из-за него сварщик может погибнуть. По этой причине устанавливаются автоматические ограничители напряжения (обычно — 48 В) и защитное заземление.

Полезная статья – Что такое аргонодуговая сварка tig

Возможные неисправности

Сварочные трансформаторы могут выходить из строя по нескольким причинам. В большинстве случаев ремонт можно произвести самостоятельно. Для этого необходимо определить причину поломки.

Чаще всего аппарат для сварки выходит из строя при замыкании в цепи. Оно происходит между элементами конструкции. Замыкание вызывает отключение аппарата.

Чтобы возобновить работу агрегата, необходимо его разобрать. Неисправный элемент потребуется заменить. Чаще всего причиной такой поломки становится клеммная колодка или проходящая рядом с ней обмотка.

Второй причиной выхода аппарата из строя является перегрев.

Он происходит, если устанавливается значение напряжения больше, чем рекомендовано производителем. Если подобная проблема появляется часто, перемотку потребуется частично или полностью заменить. Для этого приобретается провод с таким же диаметром сечения.

Если в процессе работы появился сильный шум, гудение, потребуется разобрать корпус. Причиной является ослабление зажима гайки или болта. Все соединения потребуется подтянуть.

После проведения ремонта работу оборудования тестируют.

Если все в порядке, можно приступать к сварке снова. Конструкция агрегата отличается простотой и надежностью. Поэтому поломки и сбои в его работе появляются редко.

Оборудование для сварки широко применяется как любителями, так и профессионалами. При помощи такого устройства можно соединять тонкие и толстые заготовки, листы из различных материалов посредством электрической дуги. В зависимости от назначения и условий применения аппаратуры, следует приобретать прибор с требуемыми техническими характеристиками.

Из всевозможных видов промышленного оборудования самым распространенным является сварочный трансформатор.

Такой аппарат состоит из нескольких ключевых узлов и способен создавать ток, дуга которого плавит сталь, и соединяет стороны изделия в единый шов. Оборудование делится на несколько видов по сложности исполнения конструкции, а также способности выдавать необходимую величину напряжения. В чем заключается принцип действия сварочного трансформатора и его устройство?

Какие физические процессы происходят внутри аппарата? Чем одни изделия могут отличаться от других? Материал статьи и видео сполна осветят эти вопросы.

Классификация сварочных трансформаторов

Сварочный трансформатор как техническая оснастка имеет несколько вариантов конструкций, подразделяемых в основном по принципу работы и назначению. Главные критерии классификации – такие:

• напряжение питающего тока: 220 или 380 В;
• количество фаз на входе: 1 или 3 фазы;
• номинальный сила сварочного тока: для выпускаемого промышленностью трансформатора она составляет до 400 А, для специальных целей существуют варианты под 1000 А;
• номинальное напряжение «холостого» хода: от 48 до 70 В;
• режим подачи сварочного тока: импульсный или непрерывный;
• размеры и масса: в широком спектре – от переносимых на плече до мощных моделей, нуждающихся в тележке или подъёмной технике.

Также свои коррективы вносят условия эксплуатации. Сварочный трансформатор может быть устроен стационарным или мобильным, в обычном или влагозащищенном корпусе.

Где заказать и купить

Заказать и купить сварочный трансформатор можно на любой площадке, специализирующей на профессиональном строительном оборудовании. При покупке следует учитывать приведенные выше критерии. Обязательно читать отзывы от реальных пользователей, учитывать цену и сферу применения.

Сварочный трансформатор — надежный, неприхотливый в работе аппарат, способный сварить любой металл благодаря специальному току. Был создан в начале позапрошлого столетия для работы в тяжелой, легкой промышленности. Позднее получил распространение для работы в строительной сфере. Имеет долговечную конструкцию и работает по определенному принципу, которые понятен даже непрофессионалу.

Схема сварочного трансформатора

Для оперативного (и главное – простого) регулирования силы тока и напряжения на дуге важно применять несложные схемы устройства сварочного трансформатора. Классифицировать их можно только по техническому выполнению.

Чаще всего применяются следующие конструктивные варианты, состоящие для из минимума компонентов. Это делает устройства быстрыми в ремонте, а работать на них способен любой сварщик.

Сварочная аппаратура с шунтом

Сварка с таким агрегатом проста, его схема состоит из «обычной» основы в виде магнитопровода, обмоток и вводимым в проём магнитопровода металлическим элементом. Последний отличается массивностью и предназначен на отбор генерируемой ЭДС. Применяется такое устройство на производстве.

Принцип работы трансформаторного шунта: при необходимости понижения силы тока он подаётся в магнитопровод механическим путём в расчётное положение. На него также начинает рассеиваться магнитное поле, изменяется общее сопротивление электроцепи, что сразу отражается на напряжении и силе тока.

Вся суть – в изменении зазоров от края магнитопровода до шунта. Из-за снижающегося сопротивления воздуха часть магнитного потока переходит на шунт – и не попадает на вторичную обмотку.

Сварочные трансформаторы с секционными обмотками

Такая конструкция включает в себя сразу несколько обмоток, каждая из которых является ступенью для регулирования. Каждая ступень имеет различное количество витков, что при подключении в цепь позволяет генерировать отличающийся по силе электрический ток.

Принцип этой схемы – комбинирование имеющихся ступеней на обмотках для получения необходимых вольт-амперных характеристик сварочной дуги.

Взаимное положение обмоток выполняется для снижения объёмности. Их наматывают друг на друга или рядом. Для подключения на своеобразный пульт выводятся контакты, составление требуемой конфигурации производится переключателями.

Полноценная настройка достигается наличием ступенчатости как во вторичной, так и в первичной обмотках.

Тиристорные сварочные трансформаторы

Регулирование параметров сварочной дуги производится силами тиристора. Суть его работы – в изменении среднего напряжения при переменном токе.

Конструктивно такая «надстройка» состоит из пары тиристоров, настроенных симметрично и смонтированных навстречу друг другу. Это обеспечивает жёсткие вольт-амперные характеристики.

Схема отличается значительным КПД, так как при установке на первичной обмотке потери от падения напряжения будут выше. При этом номинальные токи в самих тиристорах существенно ниже.

Составные элементы

Устройство сварочного трансформатора позволяет понизить напряжение и увеличить силу тока для проведения процесса плавления металла.

Определение этих показателей производится при создании и настройке аппарата. Для осуществления оборудованием установленных функций, сварочные трансформаторы включают в себя определенный набор комплектующих. Помимо магнитопривода и двух обмоток в состав конструкции входят:

винт вертикальный с лентовидным типом резьбы;рукоятка для его вращения;ходовая гайка винта;система подвеса (защищает от повреждений);зажимы для крепления и вывода проводов;корпус с вентиляционной решеткой.

В некоторых сварочных трансформаторах с переменным значением тока могут применяться дополнительные элементы, облегчающие работу мастера.

Основные неисправности и методы их устранения

Сварочные трансформаторы – техника, поэтому в них всегда возможны отклонения и неисправности. Какой вариант действий предпринять при отсутствии адекватной работы устройства – следует смотреть по ситуации.

• трансформатор сам по себе выключается: нужно проверить провода и их изоляцию, соединения и все детали – проблема чаще всего заключается в потере питания или прохудившейся электрической защите (короткие замыкания или пробои напряжения при его повышении во время включения);
• гудение превышает привычный уровень: следует подтянуть крепёж магнитопровода и катушек, проверить изоляцию – очень вероятно разбалтывание механики, или проверить режим сварки вплоть до типа и диаметра электрода;
• трансформатор стал сильно греться: переоценить режим его эксплуатации – скорее всего, сварка ведётся не по расчётным режимам, при повышенном токе и для слишком больших толщин, а также без соблюдения соотношения времени под нагрузкой и времени остывания;
• контакты перегреваются: следует зачистить все соединения (после отключения аппарата из сети), плотно собрать их и обновить при необходимости провода – к этому приводит ухудшение примыкания в соединениях;
• сварочный ток оказывается выше или ниже расчётного: проверить настройки аппарата по части регулирующих компонентов, задействовать стабилизатор – ток создают именно они;
• сварочный ток слабо регулируется: регулирующий компонент (дроссель, обмотки) следует проверить на отсутствие механических повреждений или пробоя напряжения;
• сварочная дуга гаснет и сложно зажигается вновь: проверка всей электроцепи с особым вниманием к изоляции и состоянию соединений – скорее всего, где-то есть короткое замыкание;
• после снятия нагрузки трансформатор потребляет огромное количество энергии: полная проверка обмоток – очень вероятно замыкание между отдельными проводами.

Определение неисправности следует делать при снятом напряжении и после отключения от источника питания. Если после проверки этих вариантов действий всё равно остались неисправности, ответ дадут в электротехнической мастерской.

Основные критерии при выборе

Чтобы аппарат имел высокую надежность, хорошую ремонтопригодность и долговечную конструкцию, необходимо при выборе обращать внимание на диапазон регулирования тока, продолжительность включения, напряжение, фазность, потребляемую мощность, тип охлаждения и число постов. Важно также просмотреть отзывы на отсутствие крупных габаритов, веса, низкой стабильности дуги, невысокого ПВ, сильной зависимости качества шва от мастерства, высокого энергопотребления и невозможности применить аппарат, чтобы сварить цветные металлы, сплавы между собой.

Вам это будет интересно Проверка IGBT транзисторов

Обратите внимание! Выбирать аппарат нужно, учитывая силу тока. Бытовые агрегаты работают на 200 А, полупрофессиональные — до 300 А, а профессиональные — свыше 300 А. При выборе следует смотреть на толщину электродов. Оптимальный диаметр — это 2-5 мм для домашних работ.

Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов

Основные «плюсы» сварочного трансформатора следующие:

• универсальность: возможность применения для огромного количества вариантов сварки и наплавки (восстановления деталей), но только в отношении чёрных металлов;
• сравнительно экономный расход электроэнергии при грамотно подобранном агрегате и качественный КПД (до 80-90%);
• высокая простота технического обслуживания и ремонтопригодность почти в любых условиях;
• невысокая стоимость;
• отсутствие критичных требований на условия применения.

Недостатки трансформаторного сварочного аппарата тоже имеются:

• значительная зависимость от изменений напряжения в источнике питания – для этого оптимально задействовать стабилизатор (встроенный или отдельный), что приведёт к выравниванию горения дуги;
• сильное разбрызгивание расплавленного металла;
• высокая зависимость сварочного шва от квалификации сварщика;
• не применяется для сваривания цветных сплавов;
• значительные масса и габариты.

Плюсы и минусы

К положительным качествам трансформаторного оборудования относятся:

1. Высокий коэффициент полезного действия, простота эксплуатации и обслуживания. Ремонт устройства не сопряжен с большими тратами, что позволяет использовать его в домашних условиях.
2. Низкая стоимость.

Из недостатков выделяют:

1. Нестабильность дуги. Это связано с параметрами переменного тока. Для работы с такими аппаратами используются специализированные электроды.
2. Перепады выходного напряжения, негативно отражающиеся на качестве сварного шва.
3. Невозможность применения для соединения деталей из цветных металлов или нержавеющей стали.
4. Габариты и большой вес, вызывающие трудности при перемещении.

Рекомендуем к прочтению Надёжный плазморез своими руками. Инструкция

Как выбрать сварочный трансформатор

Сварочный трансформатор – не просто готовый агрегат, его нужно подобрать под планируемую работу. Сделать это можно, учитывая следующие моменты:

• место применения и цели: бытовой (непродолжительная работа, ток — до 200 А), профессиональный (работать можно долго, ток – до 300-350 А), промышленный (постоянное применение на токах до 1000 А);
• напряжение источника питания: бытовая сеть с 220 В (плюс-минус 10%) или промышленная с 380 В;
• возможности настройки: чем их больше и чем шире интервалы регулирования, тем качественнее будет результат;
• мощность потребляемая: чем она больше, тем лучше функционирует трансформатор, но следует не забывать про возможности питания;
• продолжительность активной работы: сварку с бытовыми моделями можно вести до 30 минут, после чего столько же придётся дать аппарату остыть, для промышленных моделей сварка продолжается часами;
• возможность работы со спектром электродов: трансформатор рассчитывается под диаметр стержня до определенного значения
• цена: экономить с помощью самого дешёвого не стоит.

Хафизов Ильдар

Специалист НАКС IV уровня

Задать вопрос

Для монтажных работ лучше рассмотреть использование инвертора, так как их размеры и вес меньше что важно. Также использование инвертора обеспечить высокую стабильность процесса, а как следствие более качественный шов.

Разновидности

Устройство и принцип действия промышленного или бытового сварочного трансформатора определяют его технические характеристики. Существуют разные принципы классификации аппаратуры. По назначению выделяют однопостные и многопостные устройства.

В первом случае прибор предназначен для бытового применения. Он установлен в инверторах мощностью 3-10 кВт. Бытовая сеть не рассчитана на применение аппарата мощностью более 10 кВт.

Многопостные приборы имеют сложную конструкцию. Их применяют в профессиональных, промышленных аппаратах с мощностью от 10 кВт и выше. Такой прибор может обслуживать одновременно несколько рабочих мест.

По фазному признаку различают трехфазный и однофазный сварочный трансформатор. Бывают приборы, способные переключаться на разное напряжение сети. Для бытового применения подходят однофазные агрегаты (220 В), а для промышленного требуется трехфазное оборудование (380 В).

Этот признак определяет нагрузку на выходе. Трехфазным прибором можно сварить толстые детали. Однофазным моделям это не под силу.

Как сделать сварочный трансформатор своими руками

Перед физической работой важно определиться со схемой и параметрами изделия.

В качестве основы берутся листы трансформаторного железа – если такого нет «под руками», рекомендуется приобрести подходящие заготовки. Применение обычной листовой стали не принесёт достаточного результата. Можно взять части старых трансформаторов.

Магнитопровод следует делать замкнутой формы – квадратом или прямоугольником, они практичнее круга.

Для создания обмоток важно подбирать медные провода с высокой теплостойкостью. Изоляция у такого должна быть стеклотканевой или хлопчатобумажной – резина не допускается. Поперечное сечение провода для первичной обмотки – около 5-6 кв. мм, что позволит получить здесь до 25 А.

Поперечное сечение для вторичной обмотки – около 30-35 кв. мм, здесь будет протекать значительный по величине сварочный ток. Изоляция должна быть максимально надёжной.

Выполнение обмоток производится в едином направлении. Между рядами необходимо прокладывать дополнительную изоляцию – оптимальна хлопчатобумажная ткань или специальным образом пропитанная трансформаторная бумага.

Укомплектованный обмотками магнитопровод размещается в стальной корпус. Крепёж также изолируется для профилактики утечки тока и короткого замыкания. Корпус важно делать с вентиляционными проёмами – в работе трансформатор греется, ему необходимо сбрасывать тепло.

Вводные и выводные клеммы закрепляются в корпусе и защищаются изолирующими материалами. Органы включения и управления следует располагать на боковой плоскости – не на верхней.

Для гарантированного качества и предотвращения коротких замыканий лучше покупайте заводские трансформаторы.