Зварювальне обладнання постійного струму. Інвертор: постійний струм чи змінний? Зварювання міді та її сплавів

У розділі Ласкаво просимо на питання зварювальні апарати змінного та постійного струму, у чому різниця? заданий автором Євген Савчук найкраща відповідь це різна дуга - різні електроди.. .Пристрій зварювальних трансформаторів: під корпусом знаходиться сердечник - замкнутий магнітопровід, первинна та вторинна обмотка. Проходячи через первинну обмотку, струм намагнічує сердечник. Магнітний потік на вторинній обмотці індукує змінний струм. Напруга отриманого змінного струму залежить від кількості витків на вторинній обмотці. Чим більша вторинна обмотка, тим вища напруга. Результат роботи – змінний зварювальний струм; Зварювальний трансформатор постійного струму включає в свою конструкцію випрямляч. Через відсутність нульових значень струму підвищується стабільність горіння дуги, збільшується глибина проплавлення, знижується розбризкування, покращується захист дуги, підвищуються міцнісні характеристики металу зварного шва, знижується кількість дефектів шва, а знижене розбризкування і застиглих бризок металу. Все це призвело до того, що зварювання якісних швів відповідальних з'єднань більше застосовують зварювання на постійному струмі.

2oa.ru

Чим відрізняється зварювальний апарат від інвертора?

За потреби самостійного проведення зварювальних робіт виникає питання: якого типу зварювальний апарат придбати. Зварювання - це створення нероз'ємних з'єднань між частинами, що зварюються, на рівні атомів. Зварне з'єднання є одним із найміцніших і тому застосовується досить часто.

При електрозварюванні нагрівання і плавлення металу відбувається за рахунок утворення електричної дуги між торцевою частиною електрода і поверхнею, що зварюється. Джерела освіти та підтримки дуги поділяються на кілька типів:

Трансформаторні.
Інверторні.
Випрямлячі.
Зварювальні агрегати на основі двигуна внутрішнього згоряння.

Розглянемо два типи, що знайшли найширше застосування: зварювальний апарат на основі трансформатора та інверторне джерело електричної дуги.

Це найпростіший із зварювальних апаратів, що використовує змінний струм мережі. Працює рахунок трансформатора, який регулює напругу мережі до зварювального. Трансформаторні або індукційні зварювальні апарати мають поділ за такими ознаками:

Потужність (що більше сила зварювального струму, тим товстіший метал можна обробляти).
Кількість постів, тобто робочих місць (скільки людей одночасно можуть працювати).
Напруга (однофазна або трифазна мережа).

Перевагою його є більш проста та надійна конструкція, невисока вартість, висока ремонтопридатність.

Трансформаторний зварювальний апарат

До недоліків відносять залежність дуги від стрибків напруги мережі, велика вага та габаритні розміри, сильне нагрівання під час проведення робіт.

Що таке інвертора?

Інверторний зварювальний апарат або просто інвертор - один із джерел енергії для електродугового зварювання, в основі якого лежить використання струму високої частоти. Його робота здійснюється за рахунок силової електроніки та невеликого трансформатора.

Інверторний зварювальний апарат

Перевагами його визнано низьке енергоспоживання, компактність, невелика вага та розміри, досить висока якість шва.

До негативних сторін інвертора можна віднести відносно високу вартість, страх вологи, пилу та низьких температур (характерно для бюджетних моделей), чутливість до стрибків напруги, дорогий ремонт.

Що спільного у інвертора та трансформаторного зварювального апарату

Подібність цих апаратів у призначенні - освіту і підтримання електричної дуги. Але є ще деякі моменти, які їх поєднують:

Розглянуті апарати поєднує наявність трансформатора, але різного розміру. За рахунок попереднього отримання струму високої частоти в інверторах немає необхідності у використанні великих трансформаторів. Для отримання струму 160 А потрібний трансформатор вагою 0,25 кг. Для отримання такого струму в індуктивних апаратах необхідний трансформатор вагою 18-20 кг.
Можливість плавного регулювання струму. Трансформаторні апарати мають таку можливість завдяки зміні величини повітряного зазору в магнітопроводі.
Живлення апаратів здійснюється від побутової (220В) чи промислової (380В) мережі.
Більшість зварювальних апаратів мають захист від короткого замикання.

Чим відрізняються інверторне та трансформаторне джерело електричної дуги

Габарити та вага зварювального апарату трансформаторного типу більші, ніж у інвертора. Промислові зразки можуть важити понад сто кілограмів.
Принцип дії. В інверторі змінний струм мережі перетворюється первинним випрямлячем на постійний, потім знову змінний струм високої частоти і далі знову відбувається зміна на постійний на вторинному випрямлячі. У зварювальних апаратів трансформаторного типу сила струму змінюється рахунок зміни положення магнитопровода, тобто сердечника понижуючого трансформатора чи включення до ланцюга різної кількості витків обмоток.
Інвертор має більш стійку дугу завдяки стабільності зварювального струму, що впливає на якість шва.
Різниця у конструкції. Інвертор складніший і може оснащуватися такими додатковими функціями: HOT START – збільшення початкового струму для покращення спалювання зварювальної дуги. ARC FORCE – збільшення зварювального струму для прискорення процесу плавлення та перешкоди залипанню, тобто відбувається форсування дуги. ANTI-STICK - зниження струму при залипанні електрода для збільшення часу на його відрив та захист від перевантаження.
Процес навчання роботі на трансформаторі складніший і трудомісткий. Проте, освоївши ці навички, легко можна працювати на інверторі.
Інвертор видає постійний струм, трансформатор працює на змінному частотою побутової електромережі 50 Гц.
Коефіцієнт потужності інвертора найбільший із усього зварювального обладнання, а ККД перевищує трансформаторні аналоги на 20-30%.
Широкий діапазон змін струму зварювання.
Інвертор має такий показник як коефіцієнт уривчастості роботи (КП). Він визначає час безперервної роботи на максимальному зварювальному струмі. Тобто якщо КП дорівнює 50%, то після 10 хвилин роботи йому потрібно 5 хвилин на охолодження. До трансформаторного зварювального апарату такі вимоги не пред'являються.
Можливість використання електродів, призначених як постійного, так змінного струму.

Сьогодні на ринку досить широкий вибір обладнання для зварювання різних виробників. Вибір зварювального апарату слід проводити виходячи із завдань, які за його допомогою потрібно виконувати.

vchemraznica.ru

Переваги та недоліки апаратів змінного струму для зварювання

У двадцятому столітті зварювальний апарат змінного струму був найпоширенішим пристроєм зварювання металів у будівництві та промисловості. Це пояснюється простотою конструкцією апарату. Якщо говорити коротко, він є силовим понижувальним трансформатором, вторинна обмотка якого має кілька висновків. Залежно від того який метал потрібно варити, якої товщини, яким електродом, зварювальник вибирає той чи інший висновок вторинної обмотки.

Види пристроїв

Зварювальні апарати, що працюють за рахунок дії змінного струму, поділяються на такі види:

обладнання для ручного електродугового зварювання за допомогою окремих електродів покритих флюсом;
обладнання для ручного аргонового електрозварювання за допомогою електродів, що не плавляться, з вольфраму;
напівавтоматичне обладнання, що зварює в середовищі захисного та інертного газу за допомогою електродного дроту;
обладнання контактного зварювання.

У міжнародній класифікації електродугове зварювання одержало позначення ММА-АС або ММА-DC, у разі ручного електрозварювання одиночними електродами, а аргонове зварювання з електродами, що не плавляться, – TIG.

Конструкція на трансформаторах

Звичайний апарат для зварювання за розмірами та формою виглядав як пральна побутова машинка на колесах, тільки важче. Замкнений магнітопровід розташовувався вертикально. Внизу була первинна обмотка трансформатора.

Вторинна обмотка була рухливою. Вона прикріплювалася до гайки вертикального гвинта зі стрічковим різьбленням. На кришці корпусу розташовувався рим-болт із ручкою. При обертанні ручки гайка з вторинною обмоткою переміщалася гвинтом, змінюючи магнітний потік, що проходить через котушки. Таким чином, здійснювалося регулювання зварювального електроструму. Для переміщення апарату на кришці була ручка, для приєднання проводів зварювального ланцюжка на бічній стіні розташовувався затискач. Усі стінки мали щілинні отвори для охолодження трансформатора.

Говорячи про такі апарати минулого часу, мається на увазі, що зараз здебільшого використовують зварювальні інвертори змінного та постійного струму. Зварювальним обладнанням на основі силового трансформатора практично не користуються.

Щоб зварювальний шов виходив якісним, потрібна вольтамперна характеристика трансформатора, що круто падає. Це досягається двома способами. Перший варіант: у трансформаторі з нормальним магнітним розсіюванням та окремою реактивною котушкою (дросселем) регулювання зварювального процесу здійснюють за рахунок зміни зазору в сердечнику дроселя. Другий варіант: регулювання здійснюється за рахунок зміни зазору між первинною та вторинною котушками. При цьому зміна електроструму в широкому діапазоні не призводить до зміни напруги дуги, що позитивно позначається як шв.

Устаткування для контактного зварювання

У апаратів контактного зварювання в момент зварювального процесу у малопотужних пристроїв зварювальний струм досягає 5000-10000 А, потужних пристроях доходить до 500 кА. Тому до трансформаторів висуваються високі вимоги.

Вони є знижуючими трансформаторами з низкою конструктивних особливостей:

щоб отримати максимальний електрострум вторинна обмотка виконується з одного витка;
первинна обмотка виконується на дисковому осерді у вигляді окремих секцій. Розбивка котушок на секції необхідна регулювання електроструму, а диск для рівномірного охолодження;
вторинна обмотка виконана у вигляді паралельно з'єднаних мідних дисків. Для захисту від вологи вони залиті епоксидною смолою;
передбачається повітряне чи водяне охолодження.

Апарати контактного зварювання здебільшого однофазні із сердечниками броньового типу. Оскільки якість зварювання залежить від тривалості зварювального імпульсу, то комутаційне обладнання досить складне – плата за точність. Апарати зазнають великих механічних навантажень, до 400 пусків за хвилину, тому до них пред'являються додаткові вимоги щодо міцності конструкції.

Маломощні апарати контактного зварювання мають зварювальний струм до 5000 А, важать близько 20 кг і зварюють метал завтовшки до 2,5 мм. Широко застосовуються в домашніх умовах та дрібних майстернях.

Конструкція інвертора

Інвертори іноді називають зварювальними апаратами постійного струму, оскільки за їх роботі першому етапі відбувається перетворення змінного напруги на постійне.

Інвертори активно витісняють апарати на трансформаторах завдяки невеликій вазі, компактним розмірам та високій продуктивності.

Зварювальний інвертор складається з високовольтного випрямного діодного мосту та фільтра низьких частот, генератора частоти в межах 30-70 кГц, силових високовольтних ключів, роздільного конденсатора та понижуючого трансформатора. Він виконує функцію перетворювача низькочастотного змінного струму високочастотний.

Напруга 220 50 Гц подається на випрямний міст, де відбувається його випрямлення, фільтр знижує пульсації і надходить на електронні ключі виконані на біполярних транзисторах із ізольованим затвором або польових транзисторах. На виході ключів завдяки блоку управління на основі генератора частоти виходить сигнал частотою 30-70 кГц. Проходячи через розділовий конденсатор, електрострум позбавляється постійної складової і надходить на первинну обмотку понижуючого трансформатора. На виході вторинної обмотки виходить високочастотний змінний струм, який використовується для зварювання. По суті, зварювальні інвертори змінного струму виконуються як імпульсні джерела живлення без випрямного блоку на виході.

Через швидкий переход через нуль зварювальні інверторні апарати змінного струму мають стійку, рівномірну дугу, що позитивно позначається на якості шва. Використання інвертора дає змогу отримати малогабаритний апарат великої потужності. Недоліком інвертора можна вважати високу чутливість до стрибків напруги.

Достоїнства і недоліки

Ручне дугове зварювання змінним струмом працює на основі силового трансформатора, що має просту, надійну та недорогу конструкцію. Вона може працювати практично за будь-яких умов і тривалий час без перерв. До недоліків слід віднести невисоку продуктивність зварювальних робіт, необхідність постійного видалення шлаку. Зварювальний шов виходить гірше, ніж дає зварювання постійним струмом.

Аргонова зварювання з використанням апарату змінного струму з електродами, що не плавляться, дає зварний шов найвищої якості, дозволяє варити метал великого перерізу, відсутні бризки. До недоліків слід віднести необхідність використання додаткового обладнання у вигляді газових балонів та низьку продуктивність робіт.

Електроди та особливості робіт

Для зварювання змінним електрострумом електроди розроблені давно і мають велику різноманітність. При використанні інверторів довелося створювати нові електроди через специфіку високочастотного змінного струму.

Найбільш широко застосовуються електроди марок АНО, ОЗС, МР. Вони використовуються для зварювання вуглецевих та низьколегованих сталей. Забезпечують легке розпалювання електричної дуги та рівномірність її підтримки, легке видалення шлаку. Можуть застосовуватися для зварювальних апаратів змінного та постійного струму.

Головна особливість зварювання змінним струмом полягає у зміні полярності струму, що протікає через електричну дугу. Через те, що на частоті 50 Гц час переходу через нуль досить великий, дуга майже гасне, виходить нерівномірною. Це часто призводить до пористості шва, зниження його якості. З використанням високочастотного змінного електроструму цей недолік практично долається. Використання постійного дозволяє отримувати зварювальні шви вищої якості за рахунок рівномірного виділення теплоти у зварювальній ванні. На постійному струмі електрична дуга запалюється при меншій напрузі, і її легко підтримувати зварювальнику.

svaring.com

У чому різниця змінного струму та постійного?

Лише не всі здатні реально зрозуміти, що змінний і незмінний струм чимось відрізняються. Не кажучи вже про те, щоби назвати конкретні відмінності. Мета цієї статті – пояснити основні характеристики цих фізичних величин у термінах, зрозумілих людям без багажу технічних знань, а також надати деякі базові поняття щодо цього питання.

Складності візуалізації

Більшість людей не важко розібратися з такими поняттями, як «тиск», «кількість» і «потік», оскільки у своєму повсякденному житті вони постійно стикаються з ними. Наприклад, легко зрозуміти, що збільшення потоку при поливі квітів збільшить кількість води, що виходить з поливу шланга, в той час як збільшення тиску води змусить її рухатися швидше і з більшою силою.

Електричні терміни, такі як «напруга» і «струм», зазвичай важко зрозуміти, оскільки не можна побачити або відчути електрику, що рухається кабелями та електричними контурами. Навіть електрику-початківцю надзвичайно складно візуалізувати те, що відбувається на молекулярному рівні або навіть чітко зрозуміти, що являє собою, наприклад, електрон. Ця частка знаходяться поза межами сенсорних можливостей людини, її неможливо побачити і до неї не можна торкнутися, за винятком випадків, коли певна кількість їх не пройде через тіло людини. Тільки тоді постраждалий виразно відчує їх і відчуває те, що зазвичай називають електричним шоком.

Тим не менш, відкриті кабелі і дроти більшості людей здаються абсолютно нешкідливими тільки тому, що вони не можуть побачити електронів, які тільки й чекають, щоб піти шляхом найменшого опору, яким зазвичай є земля.

Аналогія

Зрозуміло, чому більшість людей не можуть візуалізувати те, що відбувається всередині звичайних провідників та кабелів. Спроба пояснити, що щось рухається через метал, йде врозріз зі здоровим глуздом. На самому базовому рівні електрика не дуже відрізняється від води, тому його основні поняття досить легко освоїти, якщо порівняти електричний ланцюг з водопровідною системою. Основна відмінність між водою і електрикою полягає в тому, що перша заповнює щось, якщо їй вдасться вирватися з труби, тоді як друге для пересування електронів потребує провідника. Візуалізуючи систему труб, більшості легше зрозуміти спеціальну термінологію.

Напруга як тиск

Напруга дуже схожа на тиск електронів і показує, як швидко і з якою силою вони рухаються через провідник. Ці фізичні величини еквівалентні у багатьох відношеннях, включаючи їхнє відношення до міцності трубопроводу-кабелю. Подібно до того, як занадто великий тиск розриває трубу, занадто висока напруга руйнує екранування провідника або пробиває його.

Струм як потік

Струм є витрата електронів, що вказує на те, яка їх кількість рухається по кабелю. Чим він вищий, тим більше електронів проходить через провідник. Подібно до того, як велика кількість води вимагає товстіших труб, великі струми вимагають товстіших кабелів.

Використання моделі водяного контуру дозволяє пояснити безліч інших термінів. Наприклад, силові генератори можна представити як водяні насоси, а електричне навантаження - як водяний млин, для обертання якого потрібний потік і тиск води. Навіть електронні діоди можна розглядати як водяні клапани, які дозволяють воді текти лише в один бік.

Постійний струм

Яка різниця між постійним і змінним струмом стає ясно вже з назви. Перший є рух електронів в одному напрямку. Дуже просто візуалізувати його за допомогою моделі водяного контуру. Досить уявити, що вода тече трубою в одному напрямку. Звичайними пристроями, що створюють постійний струм, є сонячні елементи, батареї та динаміки. Майже будь-який пристрій можна спроектувати так, щоб він живився від такого джерела. Це майже виняткова прерогатива низьковольтної та портативної електроніки.

Постійний струм досить простий, і підпорядковується закону Ома: U = I × R. Потужність навантаження вимірюється у ватах і дорівнює: P = U × I.

Через простих рівнянь та поведінки постійний струм відносно легко осмислити. Перші системи передачі електроенергії, розроблені Томасом Едісон ще в XIX столітті, використовували тільки його. Проте невдовзі різниця у змінному струмі та постійному стала очевидною. Передача останнього на значні відстані супроводжувалася великими втратами, тому через кілька десятиліть він був замінений на більш вигідну (тоді) систему, розроблену Миколою Теслою.

Незважаючи на те, що комерційні силові мережі всієї планети в даний час використовують змінний струм, іронія полягає в тому, що розвиток технології зробило передачу постійного струму високої напруги на великих відстані і при екстремальних навантаженнях більш ефективною. Що, наприклад, використовується при з'єднанні окремих систем, таких як цілі країни чи навіть континенти. У цьому полягає ще одна різниця в змінному струмі та постійному. Однак перший, як і раніше, використовується в низьковольтних комерційних мережах.

Постійний та змінний струм: різниця у виробництві та використанні

Якщо змінний струм набагато простіше виробляти за допомогою генератора, використовуючи кінетичну енергію, батареї можуть створювати лише постійний. Тому останній домінує у схемах живлення низьковольтних пристроїв та електроніки. Акумулятори можуть заряджатися лише від постійного струму, тому змінний струм мережі випрямляється, коли акумулятор є основною частиною системи.

Широко поширеним прикладом може бути будь-який транспортний засіб - мотоцикл, автомобіль і вантажівка. Генератор, що встановлюється на них, створює змінний струм, який миттєво перетворюється на постійний за допомогою випрямляча, оскільки в системі електропостачання є акумулятор, і більшості електроніки для роботи потрібна постійна напруга. Сонячні елементи та паливні осередки також виробляють лише постійний струм, який потім за необхідності можна перетворити на змінний за допомогою пристрою, званого інвертором.

Напрямок руху

Це ще один приклад різниці постійного струму та змінного струму. Як випливає з назви, останній є потіком електронів, який постійно змінює свій напрямок. З кінця XIX століття майже у всіх побутових і промислових електричних всього світу використовується синусоїдальний змінний струм, оскільки його легше отримати і дешевше розподіляти, за винятком небагатьох випадків передачі на великі відстані, коли втрати потужності змушують використовувати нові високовольтні системи постійного струму.

У змінного струму є ще одна велика перевага: він дозволяє повертати енергію з точки споживання назад до мережі. Це дуже вигідно в будівлях та спорудах, які виробляють більше енергії, ніж споживають, що цілком можливо при використанні альтернативних джерел, таких як сонячні батареї та вітряні турбіни. Той факт, що змінний струм дозволяє забезпечити двонаправлений потік енергії, є основною причиною популярності та доступності альтернативних джерел живлення.

Частота

Коли справа сягає технічного рівня, на жаль, пояснити, як працює змінний струм, стає складно, оскільки модель водяного контуру до нього не зовсім підходить. Однак можна візуалізувати систему, в якій вода швидко змінює напрямок потоку, хоча не зрозуміло, як вона при цьому робитиме щось корисне. Змінний струм та напруга постійно змінюють свій напрямок. Швидкість зміни залежить від частоти (вимірюваної в герцах) та для побутових електричних мереж зазвичай становить 50 Гц. Це означає, що напруга та струм змінюють свій напрямок 50 разів на секунду. Обчислити активну складову в синусоїдальних системах досить легко. Достатньо розділити їхнє пікове значення на √2.

Коли змінний струм змінює напрямок 50 разів на секунду, це означає, що лампи розжарювання включаються та вимикаються 50 разів на секунду. Людське око не може це помітити, і мозок просто вірить, що освітлення працює постійно. У цьому полягає ще одна різниця в змінному струмі та постійному.

Векторна математика

Струм і напруга як постійно змінюються – їх фази не збігаються (вони несинхронизированные). Переважна більшість силових навантажень змінного струму викликає різницю фаз. Це означає, що навіть для найпростіших обчислень необхідно застосовувати векторну математику. Працюючи з векторами неможливо просто складати, віднімати чи виконувати будь-які інші операції скалярної математики. При постійному струмі, якщо по одному кабелю деяку точку надходить 5A, а по іншому – 2A, то результат дорівнює 7A. У разі змінного це не так, тому що результат залежатиме від напрямку векторів.

коефіцієнт потужності

Активна потужність навантаження з живленням від мережі змінного струму може бути розрахована за допомогою простої формули P = U × I × cos (φ), де φ – кут між напругою та струмом, cos (φ) також називається коефіцієнтом потужності. Це те, чим відрізняються постійний і змінний струм: у першого cos (φ) завжди дорівнює 1. Активна потужність необхідна (і оплачується) побутовими та промисловими споживачами, але вона не дорівнює комплексному, що проходить через провідники (кабелі) до навантаження, яке може бути розрахована за формулою S = U × I та вимірюється у вольт-амперах (ВА).

Різниця між постійним та змінним струмом у розрахунках очевидна – вони стають складнішими. Навіть для виконання найпростіших обчислень потрібно принаймні посереднє знання векторної математики.

Зварювальні апарати

Різниця між постійним та змінним струмом проявляється і при зварюванні. Полярність дуги дуже впливає на її якість. Електрод-позитивне зварювання проникає глибше, ніж електрод-негативне, але останнє прискорює наплавлення металу. При постійному струмі полярність завжди постійна. При змінному вона змінюється 100 разів на секунду (при 50 Гц). Зварювання при постійному краще, так як воно виробляється більш рівно. Різниця в зварюванні змінним і постійним струмом полягає в тому, що в першому випадку рух електронів на долю секунди переривається, що призводить до пульсації, нестійкості та пропадання дуги. Цей вид зварювання використовується рідко, наприклад, для усунення блукання дуги у разі електродів великого діаметра.

Зварювання це з'єднання двох матеріалів шляхом плавлення. За допомогою високої температури краю матеріалів, що з'єднуються, розплавляються, перемішуються між собою, утворюючи однорідний зварювальний шов. Найчастіше, крім деяких видів зварювання, у процесі бере участь і матеріал електрода. Висока температура досягається за рахунок електричної дуги між електродом і матеріалом, що зварюється, електронного променя, лазерного променя, газового зварювання і таким же способами, що викликають плавлення металу.

Більшість з'єднань припадає на металеві деталі, але останнім часом зварювання широко почало використовуватися для з'єднань виробів із пластмаси, кераміки та поєднань цих матеріалів.

Звичайно, сам процес зварювання небезпечний. Потрібно дотримуватися особливої техніки безпеки, щоб не потрапити під ураження електричним струмом, опіком як, так і різних частин тіла, як інфрачервоним випромінюванням, так і ультрафіолетовим, а також бризками від розплавленого металу.

Джерел для створення електричної дуги та її підтримки буває кілька. Це трансформаторні джерела, інверторні випрямлячі. Є такі як зварювальні агрегати, які працюють за принципом двигуна внутрішнього згоряння.

Найбільше застосування з цих апаратів посідає зварювальні трансформатори, а також інверторні зварювальні апарати постійного струму. Якщо подивитися інвертор, він використовує у роботі струми високої частоти, при цьому працюючи за рахунок вбудованих усередині силової електроніки, а також невеликих за розміром трансформатора - перетворювача. Як гідність цього апарату можна відзначити компактність, вага, для побутового використання вона досить невелика, до 5 кг, а також енергоспоживання, яке є досить низьким.

Зварювальний інвертор

До мінусів можна віднести ціну, яка вища, ніж у зварювальних трансформаторів, особливо у професійних зварювальних апаратів інвертор постійного струму, особливі вимоги до температури та вологості навколишнього середовища. Він реагує на перепад напруги в мережі та його ремонт досить дорогий порівняно із загальною вартістю.

Якщо розглядати, його перевагою буде простота конструкції. Трансформатор, який є основою апарату, забезпечує напругу мережі до необхідного для зварювання. Він живиться змінним струмом з мережі, при цьому отримуємо або постійний або змінний струм залежно від схеми роботи апарату. Вони мають низьку вартість, і при поломці відремонтувати їх легко.

Зварювальний трансформатор

Поділяються апарати за потужністю, за кількістю робочих місць, що приєднуються до одного трансформатора і напругою, і мережі: однофазні або трифазні.

Дросель для зварювального апарату постійного струму

Ще необхідною деталлю конструкції трансформатора є дросель для зварювального апарату постійного струму, який використовується як підсилювач електродних апаратах, так і в напівавтоматах.

Дросель для зварювального апарату постійного струму, схема.

Його ще називають котушкою індуктивності. Ця деталь покращує роботу трансформатора і є спеціальним дротом, який намотують навколо сердечника з феромагніту. Щоб простіше пояснити - напруга, яка подається на котушку на виході, підвищує, причому плавно, силу струму. Якщо змінювати полярність, сила струму зменшується, знову ж таки плавно, без стрибків. Це дуже важливо для рівномірного горіння електричної дуги і, відповідно, якості зварювання, а також захист при коливаннях напруги в мережі.

Ефективність дроселя визначається за таким параметром, як індуктивність. Вона вимірюється у такій величині, як Гн. (Генрі), що означає, що через дросель, що має індуктивність 1 Гн, при напрузі 1В протягом 1 секунди може пройти тільки 1А струму.

Кількість витків на котушці та індукція взаємопов'язані за принципом прямої пропорції. Дуже часто дросель виготовляють своїми руками, тим більше що схем в інтернеті достатньо, як і описів, як це зробити. Тому вираховувати кількість витків, зводити їх у квадрат необов'язково.

Зварювальні апарати постійного та змінного струму, у чому у них різниця

Ці зварювальні апарати мають різні зварювальні дуги. Звідси й різниця у застосовуваних електродах. При купівлі електродів слід враховувати. Але не тільки в цьому відмінність, основна відмінність йде по пристрої самого зварювального трансформатора.

Зварювальний апарат змінного струму

Як описувалося вище, зварювальний трансформатор має під своїм корпусом сердечник у вигляді замкнутого магнітопроводу, а також первинну, так і вторинну обмотку. Електричний струм проходить через первинну обмотку, намагнічуючи при цьому сердечник. Магнітний потік, який виходить при цьому, на вторинній обмотці виробляє змінний струм, напруга якого залежить від того, скільки витків намотане на вторинну обмотку. Так виходить змінний струм. Якщо порівнювати зварювальний трансформатор постійного струму, у його конструкції присутній випрямляч, який робить струм постійним.

Схема трансформатора

Саме зварювання змінним і постійним струмом при порівнянні показує, що остання забезпечує більш якісний зварний шов за рахунок того, що значення струму стабільне, не має нульових значень і дуга горить постійно. Виходить хороше розплавлення кромок, при цьому зменшується кількість дефектів у зварному шві, що покращує якість шва. Крім того, саме розбризкування розплавленого металу значно зменшується, чим знижуються витрати на зачистку шва після остигання.

Який краще купити зварювальний апарат постійного струму

Якщо розглядати покупку зварювального апарату, звичайно, вибирають із двох категорій: для зварювання в домашніх умовах та для зварювання в промислових умовах, для професіоналів. Для робіт у квартирі, в будинку, в гаражі найкраще підійдуть побутові моделі знижувальних трансформаторів. Вони можуть бути з декількома дроселями або одним або двома реостатами. Головне у виборі це однофазний апарат з 220, хоча є такі, які мають перемикання по мережах, 220 або 380 вольт.

Амперметр для вимірювання сили струму

Чим більшу силу струму видає апарат, тим його ціна вища, тому що більшу товщину металу він може варити.

Якщо стоїть мета купити зварювальний апарат постійного струму для домашнього використання, можна рекомендувати величину сили струму від 50 до 160 А не вище. При виборі потрібно знати, в основному які роботи і з яким металом будуть проводитися, як часто експлуатуватиметься обладнання та скільки грошей можете витратити на покупку як самого обладнання, так і на обов'язкові комплектуючі і тим більше засоби індивідуального захисту при зварюванні.

Зварювальний побутовий апарат

Більш частим у застосуванні є апарат для ручного дугового зварювання електродом, що плавиться, який покритий флюсом, так зване зварювання MMA.

Види електродів при ручному дуговому зварюванні.

Застосовується, як варіант, також зварювання електродом, що не плавиться, або називають ще: зварювання TIG, але в домашніх умовах воно застосовується не дуже часто, але цей метод придатний для зварювання тонколистової сталі, наприклад, для ремонту автомобіля, деталей з алюмінію.

Ціна на зварювальний апарат постійного струму, наприклад, Зубр, Фубаг, Ресанта, Антика -3300 рублів-3800 рублів.

Якщо розглядати імпортне обладнання, можна запропонувати німецький апарат KRÜGER, він коштує від 5500 рублів.

Схема зварювального апарату

Звичайно, можна зробити зварювальний апарат постійного струму самому. Це для фахівця не важко, якщо є доступ до матеріалів, з яких його можна виготовити. Замість корпусу можна взяти за основу раму. Також потрібне джерело живлення, яке має високу потужність. Всі інструкції можна дізнатись в інтернеті.

Саморобний зварювальний апарат

Трифазні зварювальні апарати постійного струму

Для роботи в автомайстернях, у різних цехах невеликих підприємств, потрібні апарати з великими величинами струму на виході, вони повинні працювати від мережі з трифазним струмом. У самому пристрої є від 6 до 12 діодів, які підключені паралельно та послідовно в електричній схемі.

Схема професійного зварювального апарату з додатковими функціями

Такий промисловий зварювальний апарат постійного струму дає змогу зварювати метали різної товщини. На хорошому апараті можна проводити і зварювання, і різання металу. Також до них можна приєднати і два і три робочі місця та вести роботу одночасно.

Трифазний апарат має перемикання як на 220, так і на 380 вольт. Вони найбільш застосовні на підприємствах, тому що якість з'єднання при їх використанні виходить високою.

Здебільшого застосовуються зварювальні апарати постійного струму на 380 вольт. У побуті такі не застосовуються через те, що в будинку 380 вольт практично не буває. Стандартно застосовується зварювальний струм, що дорівнює 300 А. Всі промислові апарати мають солідну вагу, тому їх встановлюють на колеса. Їхня вага може досягати 100 кг, всі вони мають захист від короткого замикання.

Колись користувалися популярністю зварювальні трансформатори, що залишилися в пам'яті досвідчених зварників нестабільністю зварювального струму, параметрів роботи, значною масою та габаритами. Тодішня популярність обладнання пояснювалася відсутністю альтернативних варіантів. Зварювальний апарат постійного струму – сучасний вигідний помічник за необхідності зварювання, наплавлення металів за допомогою постійного струму, штучного електрода. Популярні моделі розглянутого обладнання заслуговують на увагу потенційного споживача і простого, що цікавиться.

BRIMA ARC-200А: опис та характеристики

Обладнання ARC-200А – відмінний вибір для людини, яка бажає отримати всі принади постійного струму під час з'єднання металів. Для людини, що зробила вибір на користь апарату постійного струму, що розглядається, стають можливі всілякі переваги сучасного зварювального процесу. Пристрої даної моделі призначені для з'єднання та наплавлення металів за допомогою постійного струму. Робота ним здійснюється із застосуванням штучного покритого електрода

Компактність, енергозбережність, можливість сполучення сталей у побутових та виробничих умовах, простий розпал електричної дуги, корисний функціонал – всі ці сучасні та високотехнологічні зварювальні переваги готове запропонувати розглянуте обладнання. Пристрій оснащений автоматичним захистом від навантаження струму, а також напруги. В силу своєї компактності і незначної маси апарат може бути використаний в умовах обмеженого простору, коли потрібні зварювальні роботи металоконструкцій, що важко досягаються.

Технічні характеристики:

Сила зварювального струму (ном.) - 200А;
Межі зварювального струму – 20-200А;
Тривалість включення (ПВ) – 40%;
Потужність споживання – 7 кВт;
Параметри мережі живлення (тип/напруга/частота) – змінний, 220В, 50 Гц;
Маса – 8 кілограмів.

Зварювальні трансформатори промислового зразка – відповідальне обладнання. Зрозуміло, характеристики, параметри та набір функцій дещо інший, ніж у випадку з побутовими приладами, оскільки промислові потреби

KAISER NBC-250: опис та характеристики

Зварювальні трансформатори, що надають можливість скористатися принадами постійного струму, - вигінні помічники в побуті, на будівельному майданчику, у виробничій сфері, сільському господарстві тощо. разом з цим довговічні шви та з'єднання.

KAISER NBC-250 є переносним типом обладнання. Призначенням його є зварювання в умовах постійного струму, при цьому робота може виконуватись рутиловими, чавунними електродами в режимі ММА. Межі діаметрів електрода можуть змінюватись від 1,6 до 5 мм. Розглянутий апарат – інвертор із однофазним підключенням.

Є в пристрої термозахист, що блокує ймовірністю перегріву. Корпус пристрою, а також усі його складові виготовлені з високоякісних матеріалів, відповідно до норм Євросоюзу (зварювальні інверторні трансформатори даної серії виробляються в Китаї, але, незважаючи на це, вимоги до якості дещо інші). У даній моделі є технологія INVERTER, що управляє параметрами струму, за рахунок чого забезпечується стабільність горіння дуги, що, своєю чергою, підвищує якість сполучного процесу.

Стандартний набір функцій, у тому числі антиприлипання електрода, гарячий старт, дозволяють звести до мінімуму можливість прилипання електрода до робочої поверхні металу, що зварюється, а також спростити запуск робочого процесу. Система примусового охолодження не дає інвертор перегріватися, чого не мають деякі зварювальні трансформатори. Простота в роботі, компактність та легкість роблять апарат ще більш привабливим для працівників, які експлуатують обладнання у різних умовах та просторових положеннях.

Технічні характеристики:

Напруга мережі живлення – 220В;
Частота мережі – 50 Гц;
Маса – 6,6 кілограма;
Межі регулювання струму – 20-250А;
Діаметри електродів – 1,6-5,0 мм;
Тип охолодження – примусове;
ПВ – 40%;
Клас захисту – IP 21.

Існують спеціальні промислові зварювальні трансформатори, як говорилося, здійснюють роботу з допомогою постійного струму. Їх характеристики дещо інші, оскільки промисловість потребує обробки металів великих товщин.

Deca MMA Mastro 50 EVO: опис та характеристики

Deca MMA Mastro 50 EVO – апарат інверторного типу, призначений для виробництва з'єднань та швів за допомогою електродугового, аргонодугового зварювання. Інвертор дозволяє користуватися стабільністю горіння дуги та іншими переважними параметрами, отриманими за рахунок постійного струму. Допускається робота з позитивними, а також негативними катодами. Варто відзначити, що реалізована можливість виконання з'єднувальних робіт в аргонодугового середовища за допомогою вольфрамового електрода.

Устаткування мають зменшені габарити, незначну масу, і все це стало можливим завдяки інверторній технології. Набір інверторних функцій, включаючи гарячий старт, спрощують розпалювання електричної дуги, стабілізують її горіння. Є можливість з'єднувати мідь, сталь, нікель, а також нержавіючу сталь та ін. Функціонал, який не має застарілих зварювальних трансформаторів, готовий запропонувати власнику обладнання анти прилипання електрода, легке розпалювання дуги. Збільшена в пристрої дифузія матеріалу катода з металом, що з'єднується оброблюваного виробу.

Сучасні трансформатори дозволяють використовувати інверторні технології, згідно з якими підвищується продуктивність роботи, контроль характеристик дуги та багато іншого. За рахунок цього стає можливим покращена якість шва та з'єднання. Внутрішні складові елементи зварювального пристрою відповідають європейським нормам якості, оскільки всі зварювальні трансформатори виробника виготовляються в Італії.

Технічні характеристики:

Країна виробництва – Італія;
Напруга мережі на вході – 230В;
Потужність споживання – 5,7 кВт;
Плавкий запобіжник – 25А;
Напруга холостого ходу – 80В;
Межі регульованої сили струму – 30-180А;
Діаметри електродів, що застосовуються, – 1,6-5,0 міліметра;
Клас обладнання – побутовий;
Маса – 6,8 кілограма.

Переваги постійного струму в поєднанні з сучасними інверторними технологіями оспорювати не доцільно, тому що вони явні і зрозумілі. Головне, що знадобиться для чіткого розуміння та визначення якісного обладнання, - знання, що стосуються характеристик переваг та недоліків та багато інших. ін.

Постійного та змінного струму своїми руками не забере багато часу та сил.

Головна умова його створення – чітке уявлення про те, які саме зварювальні роботи має виконувати інструкція.

Щоб проводити зварювання, потрібний пристрій, який працює від змінного та постійного струму.

Апаратом струму зварюють тонкі металеві листи. Цей метод зварювання не вимагає застосування певного виду електрода, а дріт може бути і без керамічної обмазки.

Схема зварювального апарату складається із 5 частин. Ланцюжок струму проходить через зварювальний апарат, спочатку потрапляючи у трансформатор.

Звідти струм надходить у випрямляч, діоди якого перетворять змінний струм на постійний, і дросель. Останні елементи протікання струму – держак та електрод.

Приєднання держака електрода до випрямляча здійснюється за допомогою дроселя. Так згладжується пульс напруги.

Дросель - це котушка з проводами з міді, що намотується на сердечник. А випрямляч – це деталь апарату, з'єднана із трансформатором через вторинну обмотку.

До мережі підключається трансформатор – головна деталь апарату. Його можна або спеціально придбати, або скористатися раніше експлуатованим, але придатним трансформатором.

Він за законом Ома перетворює напругу змінного струму.

Так показник напруги, що виробляється на вторинній обмотці, знижується, але при цьому вдесятеро збільшується сила струму. Зварювання відбувається при силі струму 40 ампер.

Електричний ланцюг замикається в той момент, як з'являється дуга між електродом і шматками металу, що зварюються.

Дуга має горіти стабільно, тоді зварний шов буде виконаний якісно. У встановленні потрібного характеру горіння допоможе регулятор потужності електричної енергії.

Найпростіша схема агрегату

Краще, якщо електрична схема агрегату буде найпростішою.

Простий у складанні апарат, зібраний своїми руками, треба підключати до мережі з напругою змінного струму 220 Вольт.

Напруга 380 Вольт потребує складнішої конструкції зварювального апарату.

Найпростіша схема – це схема для імпульсного способу зварювання, який вигадали радіоаматори. Таке зварювання застосовується, щоб прикріпити дроти до плати із металу.

Щоб спорудити цей пристрій своїми руками, не потрібно робити нічого складного, потрібно лише пара проводів і дросель. Дросель можна вийняти із люмінесцентної лампи.

Регулятор сили струму можна замінити плавкою вставкою. Проводами краще запастись у великій кількості.

Щоб підключити електрод до плати, береться дросель. Електродім може послужити затискач типу "крокодил". Готовий агрегат потрібно під'єднати до мережі, застромивши в розетку вилку.

Затискачем, пов'язаним з проводом, потрібно швидко торкнутися ділянки, що зварюється на платі.

Так утворюється зварювальна дуга. Під час її виникнення існує небезпека, що згорять запобіжники, які розташовані в електрощиті.

Від цієї небезпеки запобіжники оберігає плавка вставка, що згорає швидше.

У результаті провід залишається, як і раніше, привареним до свого місця.

Такий пристрій постійного струму – це найпростіший зварювальний апарат. З держаком електрода він з'єднується дроти.

Але працювати з ним є можливим лише в домашніх умовах, оскільки дана схема позбавлена важливих деталей – випрямляча та регулятора струму.

Комплектація агрегату для зварювання

У порівнянні з традиційними апаратами трифазний агрегат інверторного типу компактний, зручний у використанні, надійний. Тільки один нюанс змушує замислитися під час покупки – велика ціна.

Навіть поверхневі підрахунки підказують, що змайструвати зварювальний апарат власноруч вийде дешевше.

Якщо підійти до вибору потрібних елементів з усією серйозністю, то саморобний інструмент зварювання прослужить тривалий період часу.

Взагалі схема зварювального апарату складається з трьох блоків: блоку випрямляча, блоку живлення та блоку інвертора.

Саморобний апарат постійного та змінного струму можна укомплектувати так, що він може бути легким на вагу та мати невеликий розмір.

Саморобний зварювальний апарат легко споруджують своїми руками, користуючись доступними для всіх предметами.

Всі необхідні для створення зварювального агрегату деталі є в електричній техніці або приладах, де деякі елементи відмовили в роботі.

Можна зробити простий регулятор струму з частини нагрівальної спіралі, що використовується в електричній плиті.

Якщо якісь необхідні деталі взагалі не вдалося знайти, то нічого страшного – їх можна зробити своїми руками.

Шматок мідного дроту може бути матеріалом для створення такого важливого елемента зварювального агрегату постійного та змінного струму, як дросель.

Саме для його збирання знадобиться магнітопровід, який має старий пускач. Ще потрібні 2-3 дроти з міді з перетином 0,9 - і ви зможете отримати дросель.

Трансформатором для агрегату зварювання може стати автотрансформатор або та сама деталь, вилучена зі старої мікрохвильової печі.

Дістаючи з неї необхідний елемент, потрібно бути акуратнішим, щоб не зіпсувати первинну обмотку.

А вторинну так і так доведеться переробити, кількість нових витків залежить від того, якою потужністю конструюється агрегат.

Випрямляч збирають на платі, виконаній або з гетинаксу, або текстоліту.

Діоди для випрямляча повинні відповідати вибраній потужності агрегату. Щоб вони охолоджувалися, використовують радіатор із сплаву алюмінію.

Послідовне складання всіх деталей

Всі елементи агрегату для зварювання повинні розташовуватися на базі з металу або текстоліту на своїх місцях.

За правилами випрямляч межує з трансформатором, а дросель знаходиться на одній платі з випрямлячем.

Регулятор струму встановлюють на панель управління. Сам каркас для конструкції агрегату створюється із листів алюмінію, для цього підійде і сталь.

Також можна скористатися вже готовим корпусом, який раніше захищав вміст системного блоку комп'ютера або осцилографа. Головне, він має бути міцним та твердим.

На великій відстані від трансформатора розміщують плату з тиристорами. Так само близько до трансформатора встановлюють випрямляч.

Причина такого розташування – сильне нагрівання трансформатора та дроселя.

Тепло від дроселя відводять тиристори, що встановлюються на алюмінієвих радіаторах. Вони зводять нанівець навіть теплові хвилі, що виходять від дротів.

До зовнішньої панелі прикріплюють тримач електрода, а до задньої – провід з вилкою для підключення агрегату до побутової мережі.

Як зібрати своїми руками агрегат для зварювання демонструє відео в нашій статті.

У жодному разі не можна фіксувати елементи агрегату впритул один до одного, так вони повинні піддаватися обдуву.

На сторонах каркаса необхідно зробити дірочки, звідки надходитиме повітря. Це необхідно і для встановлення системи охолодження.

Якщо агрегат для зварювання постійно знаходиться на тому самому місці, то з ним навряд чи щось трапиться.

Довгий час зможе працювати регулятор струму, якщо точніше його ручка, зафіксована на зовнішній стінці.

Але переносні міні інвертори, які беруть на виїзні роботи, можуть зазнавати механічних ударів. В основному від цього страждає корпус виробу, але існує ризик відпадання дроселя.

Виріб зібраний – настав час перевірити, як воно функціонує. При тестуванні роботи агрегату для зварювання не можна скористатися тимчасовими проводами.

Перевіряти виріб потрібно вже зі штатними контактними кабелями.

Під час першого підключення до мережі дивляться на регулятор сили струму. Важливо простежити, чи залишилося незафіксованих деталей.

Якщо агрегат справний і позбавлений дефектів, можна приступати до зварювання на різних режимах.

Якщо говорити коротко, він є силовим понижувальним трансформатором, вторинна обмотка якого має кілька висновків. Залежно від того який метал потрібно варити, якої товщини, яким електродом, зварювальник вибирає той чи інший висновок вторинної обмотки.

Зварювальні апарати, що працюють за рахунок дії змінного струму, поділяються на такі види:

обладнання для ручного електродугового зварювання за допомогою окремих електродів покритих флюсом;
обладнання для ручного аргонового електрозварювання за допомогою електродів, що не плавляться, з вольфраму;
напівавтоматичне обладнання, що зварює в середовищі захисного та інертного газу за допомогою електродного дроту;

Конструкція на трансформаторах

Вторинна обмотка була рухливою. Вона прикріплювалася до гайки вертикального гвинта зі стрічковим різьбленням. На кришці корпусу розташовувався рим-болт із ручкою.

При обертанні ручки гайка з вторинною обмоткою переміщалася гвинтом, змінюючи магнітний потік, що проходить через котушки. Таким чином, здійснювалося регулювання зварювального електроструму.

Для переміщення апарату на кришці була ручка, для приєднання проводів зварювального ланцюжка на бічній стіні розташовувався затискач. Усі стінки мали щілинні отвори для охолодження трансформатора.

Другий варіант: регулювання здійснюється за рахунок зміни зазору між первинною та вторинною котушками. При цьому зміна електроструму в широкому діапазоні не призводить до зміни напруги дуги, що позитивно позначається як шв.

Устаткування для контактного зварювання

Вони є знижуючими трансформаторами з низкою конструктивних особливостей:

щоб отримати максимальний електрострум вторинна обмотка виконується з одного витка;
первинна обмотка виконується на дисковому осерді у вигляді окремих секцій. Розбивка котушок на секції необхідна регулювання електроструму, а диск для рівномірного охолодження;
вторинна обмотка виконана у вигляді паралельно з'єднаних мідних дисків. Для захисту від вологи вони залиті епоксидною смолою;
передбачається повітряне чи водяне охолодження.

Апарати зазнають великих механічних навантажень, до 400 пусків за хвилину, тому до них пред'являються додаткові вимоги щодо міцності конструкції.

Маломощні апарати контактного зварювання мають зварювальний струм до 5000 А, важать близько 20 кг і зварюють метал завтовшки до 2,5 мм. Широко застосовуються в домашніх умовах та дрібних майстернях.

Конструкція інвертора

На виході ключів завдяки блоку управління на основі генератора частоти виходить сигнал частотою 30-70 кГц. Проходячи через розділовий конденсатор, електрострум позбавляється постійної складової і надходить на первинну обмотку понижуючого трансформатора.

На виході вторинної обмотки виходить високочастотний змінний струм, який використовується для зварювання. По суті, зварювальні інвертори змінного струму виконуються як імпульсні джерела живлення без випрямного блоку на виході .

Через швидкий переход через нуль зварювальні інверторні апарати змінного струму мають стійку, рівномірну дугу, що позитивно позначається на якості шва.

Використання інвертора дає змогу отримати малогабаритний апарат великої потужності. Недоліком інвертора можна вважати високу чутливість до стрибків напруги.

Достоїнства і недоліки

До недоліків слід віднести невисоку продуктивність зварювальних робіт, необхідність постійного видалення шлаку. Зварювальний шов виходить гірше, ніж дає зварювання постійним струмом.

До недоліків слід віднести необхідність використання додаткового обладнання у вигляді газових балонів та низьку продуктивність робіт.

Електроди та особливості робіт

Це часто призводить до пористості шва, зниження його якості. З використанням високочастотного змінного електроструму цей недолік практично долається.

Використання постійного дозволяє отримувати зварювальні шви вищої якості за рахунок рівномірного виділення теплоти у зварювальній ванні. На постійному струмі електрична дуга запалюється при меншій напрузі, і її легко підтримувати зварювальнику.