Джерело струму в зварювальному виробництві залишається одним з найважливіших компонентів, від якого залежить ефективність і якість всього робочого процесу. Особливо це стосується методів, що вимагають застосування штучних електродів, за допомогою яких реалізується електродугове термічний вплив. Оптимальним рішенням для енергетичної підтримки в даному разі буде зварювальний трансформатор – це досить простий за своїм устроєм, але в той же час надійний і недорогий джерело енергопостачання.
Пристрій апарату
В основі типового трансформатора полягає металевий сердечник з обмотками з тонкого дроту (алюмінієвої або мідної). Обмотки мають два рівня – первинний і вторинний. Відповідно, одна обмотка підключається до мережевого харчування, а друга забезпечує енергією електрод. Первинний рівень утворюють дві котушки, нерухомо зафіксовані внизу сердечника. Що стосується вторинної обмотки, то і вона утворюється парою котушок, але також передбачається можливість її переміщення щодо сердечника. З точки зору зовнішнього пристрою, зварювальний трансформатор – це металевий короб, який має широку інфраструктуру для електротехнічного підключення. Як правило, пристрої передбачаються також засоби захисту, захист від замикань і висновки для з’єднання із заземлюючими елементами. Для зручної роботи з трансформатором в конструкції також присутні рукоятки, ергономічні регулятори, а в новітніх моделях і цифрові панелі управління.
Принцип дії
Виходити слід з того, що головне завдання таких приладів полягає в перетворенні енергії для подальшого енергопостачання зварювальної робочої оснащення. Потрапляючи на первинний рівень обмотки, вихідний струм перетворюється в електромагнітну енергію, після чого надходить у вторинну обмотку. В процесі цього переходу зменшується показник напруги. Дія цього регуляційного принципу зварювального трансформатора обумовлено конструкційними особливостями котушок. Оскільки на другій обмотці менше витків, при вступі до неї струму відбувається зняття зайвої напруги до необхідного показника. Іншими словами, звичайний мережевий струм трансформується в зварювальний струм. Зрозуміло, величина даної корекції умовна, оскільки не існує чіткого поняття струму, необхідного для зварювальних робіт. Оператор може регулювати зазор між котушками, тим самим налаштовуючи характеристики на потрібну величину відповідно до виконуваної завданням.
Значення сили струму трансформатора
Існує пряма залежність можливостей термічної обробки металевих виробів від застосовуваної сили струму. В якості розрахункового параметра зазвичай використовується товщина електрода. Усереднений діапазон становить 5-10 мм. Такі електроди можна використовувати в зварюванні силовий несучої конструкції з гратами, рамами і товстими прутами. У цьому випадку сила струму зварювального трансформатора може становити 140-160 А. Це оптимальна величина для середніх робочих операцій, в яких, до речі, важлива не тільки потужність. Наприклад, той же рівень струму при експлуатації невеликих апаратів з рутиловими електродами товщиною до 10 мм не стільки забезпечить силову підтримку термічного заряду, скільки зумовить стабільність горіння дуги. В деяких випадках підвищення даного показника також сприяє легкому видаленню шлаків.
Потужність трансформатора
Мощностный діапазон в середньому варіюється від 2,5 до 20 кВт і більше. На що впливає дана характеристика зварювального трансформатора? Всупереч поширеній думці, потужність в даному випадку не вказує на здатності обладнання працювати з тими чи іншими заготовками. Як вже зазначалося вище, продуктивність більшою мірою залежить від сили струму. Однак, потужність визначає енергетичний потенціал пристрою з точки зору можливостей обслуговування певних завдань з підключенням сили струму конкретної величини.
Як приклад варто розглянути один з найпотужніших на російському ринку професійних зварювальних трансформаторів – «ТДМ-402» від підприємства «Уралтермосвар». Його мощностный показник становить 26,6 кВт. Саме завдяки цій величині даний перетворювач дозволяє працювати з силою струму в діапазоні від 70 до 460 А. Очевидно, що зростають і вимоги до напруги – використовується трифазна мережа на 380 В. Що це дає на практиці? Апарат дозволяє працювати при інтенсивних навантаженнях з підвищеною силою струму в тривалих тимчасових сеансах. Якщо б мова йшла про аналогічних робочих показниках, але з меншою потужністю, то в процесі виконання тих самих операцій обладнання могло б перегріватися і в принципі не підтримувати достатню продуктивність.
Показники напруги
Грубо кажучи, весь асортимент умовно ділиться на моделі, що працюють від однофазних мереж і апарати, що підключаються до трифазних лініях енергопостачання, як у випадку з версією «ТДМ-402». Відповідно, перші працюють під напругою 220 В, а другі – 380 В. Очевидно, що однофазна мережа менш вимоглива до потужностей і покриває ресурси, які задіюються в дрібних операціях. Такі моделі підійдуть скоріше для гаражно-дачних робіт. Однак є й проміжна група апаратів з «плаваючим» напругою. Зварювальні трансформатори цього типу можуть підключатися до мереж обох видів. Причому ця особливість важлива і для пересічних користувачів, і для фахівців. Мова йде навіть не стільки про універсальність, скільки про переваги, які дає можливість роботи від різних джерел. Наприклад, при наявності двох мереж власник апарата з номінально невеликими характеристиками виграє від підключення до мережі 380 В, так як на тлі збалансованого розподілу навантаження будуть відсутні скачки напруги. Що стосується власників професійного обладнання, то в разі їх підключення до однофазної мережі буде вигідніше при роботі на мінімальній робочому навантаженні.
Тривалість навантаження
Коефіцієнт тривалості навантаження (ПН) вказує на здатність апарату працювати певний проміжок часу без необхідності відключення. Під відключенням розуміється вимушена перерва, пов’язаний з перегрівом або електричними перевантаженнями. Тривалість навантаження зварювального трансформатора – це відсоткова величина, що представляє частку робочого часу із 10-хвилинного інтервалу. Іншими словами, скільки умовних хвилин зможе пропрацювати конкретний прилад без зупинки 10 хв. Діапазон ПН варіюється від 10 до 90% в залежності від моделі.
Але чи можливий в принципі ПН на 100%? Чи варто шукати такі апарати? Це неможливо і навіть високі показники від 70-80% досвідчені зварювальники вважають маркетинговим прийомом, так як в будь-якому випадку робота в умовах перевантажень рано чи пізно приведе до неполадок в тій чи іншій частині конструкції.
Функції сучасних трансформаторів для зварювання
Виробники даного обладнання прагнуть продумувати ергономічні системи управління, у яких передбачають широкі засоби настройки і регулювання робочих параметрів. Базовою функцією такого типу є можливість плавної настройки сили змінного струму за допомогою контролера на настроюваної панелі зварювального трансформатора. Це ж стосується і вибору активної фази напруги – 220 або 380 Ст. Для зручного відстежування поточного стану робочого процесу передбачаються індикатори перегріву, робочої температури і перенапруги.
Особливості професійних трансформаторів
Даний тип зварювального допоміжного обладнання розраховується на підвищені навантаження, причому не тільки електротехнічні. В проекти таких пристроїв закладається кілька рівнів конструкційної захисту, яка запобігає проникненню бруду, пилу, а іноді й води, хоча в принципі використовувати подібні апарати навіть в умовах високої вологості забороняється. Що стосується електротехнічних показників, то вони виражаються в можливості підключення до трифазних мереж і широких діапазонах налаштування сили струму. Наприклад, зварювальний трансформатор ТД-500» номінально працює при 500 А, а на практиці регулювання дозволяє досягати і 560 А. З іншого боку, базовий рівень не опускається нижче 100 А, що обмежує можливості застосування агрегату в дрібних зварювальних операціях. До недоліків промислових перетворювачів відносять також масивність конструкції і високий витрата енергії.
Особливості універсальних трансформаторів для зварювання
Велика частина зварювальних робіт проводиться із застосуванням електродів, товщина яких варіюється від 2 до 10 мм. Особливо це стосується майстерень, де зварювання задіюється для кріплення різноформатних металевих елементів. Найкращим вибором для підтримки таких завдань буде універсальний апарат. У процесі роботи зварювальний трансформатор такого типу зможе забезпечити можливість якісного проплава з тонкими матеріалами і виконати з’єднання товстих заготовок без завищення потужностей та енергоресурсів. Що ще важливо в таких моделях, це різноманітність аксесуарів, набір яких також орієнтується на виробництво зварювання в різних умовах. Як мінімум такі комплекти входять власники, кошти заземлення, щітки для зняття шлаку і навіть пристосування для індивідуального захисту.
Плюси трансформаторів
Організувати зварювальні роботи можна і без трансформатора, але в цьому випадку будуть упущені очевидні переваги. Головним з них є можливість не просто зручною, але й точного регулювання сили струму, що дуже важливо для тих, хто регулярно стикається з необхідністю з’єднання металевих деталей. Причому якісний зварювальний апарат-трансформатор має високу стійкість до навантажень різного роду, а його ККД становить близько 80%. Також щодо обсягів споживаної енергії такий помічник надає вигідніше, ніж велика частина альтернативних рішень для виконання ручного зварювання.
Мінуси трансформаторів
Як і будь-перехідна ланка в технологічному процесі, сторонній перетворювач струму в зварюванні має чимало недоліків. У їх числі організаційні витрати, нестабільність дуги і високі вимоги до кваліфікації зварювальника. Підвищується і відсоток розприскується розплаву, що також обумовлює необхідність виконання зачистки в робочій зоні.
Можна зробити трансформатор своїми руками?
Завдання в принципі можна вирішити, але важливо мати на увазі, що граничне напруження у саморобних апаратів складає не більше 50-60 В, а сила струму на максимумі рідко перевищує 160 А. В самій збірці нічого складного немає, якщо майстер має уявлення про ази радіотехніки. Основне завдання – зробити котушки з двома обмотками і правильно підібрати магнітопровід. Для котушок бажано використовувати мідний дріт з перетином 4-7 мм2. Магнітопровід своїми руками для зварювального трансформатора бажано робити за типом сердечника з електротехнічної сталі – підійдуть пластини завтовшки 0,4-0,5 мм Полегшити цю задачу можна взявши готовий сердечник від старого трансформатора. Ця деталь зазвичай зберігається в готовому для роботи стані. Далі залишається підключити систему. Перша обмотка як і у випадку з загальною схемою направляється до мережі, а друга розташовується поруч. Далі слід правильно забезпечити ізоляцію. В якості діелектрика небажано застосовувати обмоточную ПВХ-плівку. Краще всього для цього підійде лакотканини або склотканина.
Висновок
Правильно підібраний по характеристикам трансформатор стане гарною підмогою в будь-якому зварювальному виробництві. Сьогодні особливо вітчизняна техніка цього типу зберігає в собі принципи зручності управління, техніко-конструкційної простоти й універсальності. Типовим прикладом цього є той же зварювальний трансформатор «ТДМ-402», який і коштує недорого в порівнянні з закордонними аналогами – близько 60 тис. руб. З урахуванням робочих можливостей це цілком прийнятний варіант. Зрозуміло, на ринку чимало й інших гідних пропозицій такого ж класу і функціонального рівня. При цьому в кожному випадку треба враховувати, що трансформатор все ж вимагає від виконавця певних навичок роботи у зварювальному виробництві. Це вимога відрізняє його від інвертора.
