Сварочные аппараты - обзор от "Инструменталь" (часть первая)

Сварочные аппараты - обзор от "Инструменталь" (часть первая)

С момента теоретического обоснования возможности применения на практике свойств электрического тока (1803 год, Василий Владимирович Петров), инженеры и ученые (и просто люди, неравнодушные к электротехнике) изобрели и внедрили в эксплуатацию множество технологий и методов сварки.

Коротенький обзор некоторого применяемого оборудования из великого множества приборов, аппаратов, технологий и т.д.

Чтобы при выборе сварочного аппарата, не чувствовать себя вне темы, ознакомимся с некоторыми сокращениями, то есть аббревиатурой:

  • AC-alternating current -переменный ток;
  • DC-direct current-постоянный ток;
  • MMA-manual metal arc-ручная дуговая сварка;
  • TIG-tungsten inert gas- ручная сварка вольфрамовыми неплавящимися электродами в среде защитного газа (аргона);
  • MIG-metal inert gas- дуговая сварка в среде инертного газа;
  • MIG-metal active gas- дуговая сварка в среде активного газа;
  • ПР-продолжительность работы сварочного оборудования.
Инвертор ЗУБР "ЭКСПЕРТ" сварочный, ЗАС-Т3-250-Д

Классификация сварочных аппаратов

По мере развития электротехники и электроники, усовершенствовались и сварочные аппараты:

  • трансформаторы;
  • сварочные генераторы с бензиновым / дизельным приводом;
  • выпрямители;
  • инверторы;
  • полуавтоматы;
  • промышленные сварочные автоматы.

Сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы, это классическое оборудование во всем своем многообразии, которое использовалось долгое время, простое и надёжное.

Назначение этого заслуженного аппарата- преобразование переменного напряжения сети в переменное напряжение для электродуговой сварки.

Главным элементом этого агрегата, является силовой трансформатор в котором первичная обмотка с сетевым напряжением индуцирует на вторичную обмотку напряжение холостого хода (50-60 Вольт) и ток сварки.

Для создания устойчивого горения электрической дуги и ограничения тока короткого замыкания, сварочный трансформатор должен обладать крутопадающей вольт-амперной характеристикой.

Для получения большего, чем у простых силовых трансформаторов, сопротивления при коротком замыкании, применяют трансформаторы с увеличенным рассеянием или в цепь включают реактивную катушку ( с большим индуктивным сопротивлением).

Изменение сварочного тока в сварочном трансформаторе

В сварочных трансформаторах с амплитудным регулированием, характеристики сварочного тока изменяются посредством механического перемещения подвижных катушек или магнитных шунтов, также может быть использована реактивная катушка.

Синусоидальная форма сварочного тока, при таком регулировании не изменяется.

Для другого способа регулирования (фазного) сварочного тока применяется тиристорный фазорегулятор с двумя встречно-параллельными тиристорами и системой управления.

При фазовом регулировании происходит преобразование синусоидальной формы тока в знакопеременные импульсы, амплитуда которых зависит от угла включения (фазы) тиристоров.

Тиристорный фазорегулятор позволяет получать сварочный ток с улучшенными характеристиками, повышается устойчивость горения дуги и качество сварочного шва.

Силовой трансформатор, который применяется для тиристорного регулирования, используется без подвижных частей и шунтов, что делает этот сварочный аппарат простым в изготовлении и надежным в эксплуатации.

При всех своих недостатках:

  • низкая стабильность горения дуги;
  • необходимость использования электродов для переменного сварочного тока;
  • зависимость качества сварочного тока от колебаний сети;
  • нельзя варить цветные металлы и нержавеющую сталь;
  • солидный вес,
  • сварочные трансформаторы нашли своё место, в инструментарии домашних ( и не только) сварщиков благодаря простоте, дешевизне , надежности, неприхотливости и высокому КПД.

И если варить приходится не каждый день, а от случая к случаю, то этим простым агрегатом запросто можно обходиться в домашнем хозяйстве.

Сварочные выпрямители

Трансформатор сварочный Зубр ЗТС-200

Сварочные выпрямители предназначены для получения постоянного сварочного тока из переменного тока сети. Применяются различные способы регулирования тока и формирования внешней вольт- амперной характеристики:

  • механическое изменение параметров самого трансформатора ( перемещение катушек и магнитных шунтов );
  • применение дросселя;
  • тиристорные фазорегуляторы и т.д.

В самых простых конструкциях, регулирование сварочного тока реализуется трансформатором, а выпрямление происходит диодами.

Совершенные и современные конструкции оснащаются тиристорными выпрямителями которые осуществляют фазовое управление моментом включения тиристоров. Сварочный ток проходя через полупроводниковые элементы выпрямителей сильно разогревает их.

Для отвода тепла полупроводниковые приборы оснащают радиаторами которые принудительно охлаждаются вентиляторами.

Однофазные и трёхфазные выпрямители

Сварочные трансформаторы могут быть однофазными и трёхфазными.

Последние, как правило мощные промышленные аппараты, но тоже могут подсоединяться к однофазной цепи, правда с потерей мощности.

Однофазные выпрямители используются в цепях с небольшой потребляемой мощностью. Используя мостовую схему выпрямления Ларионова,

трёхфазные выпрямители обеспечивают гораздо меньшую пульсацию выпрямленного тока.

Оценка достоинств и минусов сварочных выпрямителей

Использование постоянного сварочного тока, является главным преимуществом сварочных выпрямителей в сравнении с сварочными трансформаторами.

Постоянный сварочный ток обеспечивает надёжное зажигание и устойчивость горения сварочной дуги, что приводит к производству более качественного сварного шва.

Постоянным током производят сварку нержавеющей стали, цветных металлов, углеродистой и низколегированной стали. При использовании постоянного сварочного тока, электрод горит равномерно и не производит много брызг.

Принцип работы сварочного инвертора

Инвертор ЗУБР сварочный, ЗАС-140

Инвертор, в своём классическом значении, означает преобразование постоянного тока в переменный. Действительно, первым преобразованием переменного сетевого тока становится его выпрямление и фильтрация (сглаживание ).

Инвертирование происходит на втором этапе, когда постоянный ток превращается в переменный с частотой в несколько десятков кГц ( до 100 кГц).

На третьем этапе, используя трансформатор, напряжение понижается до параметров сварки (50-60 Вольт), соответственно токи, (100-200 А).

На четвёртом этапе, высокочастотный выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.

Процессы преобразования тока контролируются блоком управления (транзисторным модулем IGBT).

Управление с помощью обратных связей производит соответствующие выходные параметры для любых условий электросварки, а благодаря реализации высокочастотной технологии, вес и габариты уменьшаются в несколько раз.

Сварочный инвертор vs сварочный трансформатор

Как было сказано выше, применение высокочастотных технологий позволило уменьшить не только вес, но и габариты в несколько раз (что не в пользу сварочного трансформатора).

Уменьшение силового трансформатора, устранило потери на тепловыделение в массивных обмотках сварочного трансформатора КПД около 95 процентов и коэффициент мощности практически 1.

Потребляемая инвертором мощность, при работе с электродом 3мм, в полтора-два раза меньше чем у сварочного трансформатора ( для бытовой электрической сети это очень хорошо).

Инвертор производит все виды внешних вольт- амперных характеристик, что даёт возможность производить основные виды сварки (MMA, TIG, MIG, MAG).

Интенсивность использования достигает 80 процентов. Сварочный ток, в инверторе, поддаётся плавной регулировке от нескольких ампер до нескольких сотен.

Постоянный ток производимый инвертором позволяет исполнять любые пространственные сварочные швы с минимальным разбрызгиванием, к тому же тонкими электродами.

Электронное управление сварочным током позволяет реализовывать комфортные функции Arc Force, Anti Stick, Hot Start.

  • Arc Force- автоматическое, кратковременное увеличение сварочного тока, при угрозе прилипания электрода;
  • Anti Stick- при касании электрода металла и угрозе залипания сварочный ток автоматически снижается;
  • Hot Start-функция облегчает поджог дуги в начале сварки путём автоматического, кратковременного увеличения тока сварки.

Естественно эти комфортные функции облегчают жизнь сварщикам невысокой квалификации и позволяют производить работы более высокого класса с хорошим качеством. Почувствуйте разницу в сравнении со сварочным трансформатором.

К тому же инверторы не привередливы к качеству сетевого напряжения, они могут обеспечить сварку при напряжении от 160 до 250 вольт.

Типы инверторов

Инверторы, по своему применению могут делиться на:

  • инверторы для ручной дуговой сварки (ММА);
  • инверторы для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом ( TIG );
  • инверторы для полуавтоматической сварки в среде защитных газов ( MIG, MAG);
  • инверторы для воздушно- плазменной резки;
  • универсальные инверторы для работы в режимах MMA, TIG ;
  • инверторы полуавтоматы для работы в режимах MMA, MIG, MAG.

Особенности эксплуатации инверторов

Инверторы, как и всякая электроника, требовательна к условиям эксплуатации и хранения. Учитывая, что модуль транзисторов, при выходе из строя обойдётся в половину инвертора, следует обращать внимание на рекомендации производителей, которые прописаны в инструкции. Электронные элементы аппарата чувствительны к пыли, которая осаживается на них и препятствует теплопередаче в процессе воздушного охлаждения.

Низкие температуры способствуют появлению конденсата на платах, а вода и электроника вещи несовместимые. Хранить инверторы рекомендуется в сухих тёплых помещениях.

Мир сварки велик и многогранен, применяемое оборудование постоянно модернизируется и улучшается, а сварочные швы становятся всё качественнее.

Продолжение следует…...