Регулятор тока для сварочного аппарата своими руками

Регулятор тока для сварочного аппарата своими руками

Это достаточно распространённый вопрос, который имеет несколько путей решений. Есть один из наиболее популярных способов решить проблему, регулировка происходит посредством активного балластного соединения на выходе обмотки (вторичной).

На территории Российской Федерации, сварка для переменного тока заключается в используемой частоте в 50 Гц. В качестве источника питания используется сеть с напряжением 220В. А все трансформаторы для сварки, имеют первичную и вторичную обмотку.

Регулятор для сварочного тока

В агрегатах, используемых в промышленной зоне, регулировку тока осуществляют по-разному. Например, с помощью подвижных функций обмоток, а также магнитного шунтирования, дроссельного шунтирования разного типа. Используют также магазины балластных сопротивлений (активных) и реостат. Такой выбор силы сварочного тока нельзя назвать удобным способом, благодаря сложной схеме конструкции, перегревам и дискомфортом при переключениях.

Более удобным способом урегулировать сварочный ток, можно, если намотать вторичку (вторичную обмотку), сделав отводы, что позволит изменять напряжение при переключении количество витков.

Но контролировать напряжение в широких пределах, в этом случае, не выйдет. Также отмечают определённые недостатки при корректировке из вторичной цепи.

Таким образом, регулятор сварочного тока, на первоначальных оборотах пропускает через себя ток высокой частоты (ТВЧ), что тянет за собой громоздкость конструкции. А стандартные переключатели вторичной цепи, не предполагают нагрузки в 200 А. Зато в цепи первичной обмотки, показатели в 5 раз меньше.

В результате был найден оптимальный и удобный инструмент, при котором регулировка сварочного тока не кажется такой запутанной — это тиристор. Специалисты всегда отмечают его простоту, удобство в управлении и высокую надёжность. Сила сварочного тока зависит от отключения первичной обмотки на конкретные промежутки времени, на каждом из полупериодов напряжения. При этом средние показатели напряжения снизятся.

Введение резистивной или индуктивной нагрузки

Это самый простой способ регулирования. К держателю подсоединяют дроссель или резистор. Это помогает менять индуктивность, влияющую на силу тока и напряжение.

Резисторные приборы улучшают характеристики агрегата. Для изготовления регулятора нужен набор проволок или прочная нихромовая спираль. Чтобы уменьшить или увеличить сопротивление, эти устройства подсоединяют к нужному витку обмотки.

Регулятор-дроссель обеспечивает многоступенчатую настройку. Его подключают к цепи после держателя. Индуктивная нагрузка создает разность между током и напряжением.

При минимальных значениях силы напряжение приобретает максимальную амплитуду. Такие параметры способствуют поддержанию стабильной дуги.

Изготовление дросселя своими руками

Этот элемент получают из ненужного трансформатора. Требуется только магнитопровод, поэтому обмотки снимают. После этого накручивают 30-40 витков медной толстой жилы.

Такой регулятор подойдет для изменения рабочих параметров трансформаторного агрегата. Элемент прост и ремонтопригоден. Недостатком считают слишком большой шаг настройки.

Накручиваем витки из медной толстой жилы.

Принцип работы тиристора

Детали регулятора подключены как параллельно, так и встречно друг другу. Они постепенно открываются импульсами тока, которые образуются транзисторами vt2 и vt1. При запуске прибора оба тиристора закрыты, С1 и С2 это конденсаторы, они будут заряжаться через резистор r7. В тот момент, как напряжение какого-либо из конденсаторов достигнет напряжения лавинной пробивки транзистора, тот открывается, и через него и идёт ток разряда, совместного с ним конденсатора. После открытия транзистора открывается соответствующий ему тиристор, он подключит нагрузку в сеть. Затем начинается противоположный по признакам полупериод переменного напряжения, что предполагает закрытие тиристора, затем следует новый цикл подзарядки конденсатора, уже в противоположной полярности. Далее открывается следующий транзистор, но снова подключит нагрузку в сеть.

Сварка постоянным и переменным током

В современном мире, в большей мере используется сварка с постоянным током. Это связано с возможностью уменьшения количества присадочного материала электродов в сварном шве. Но при сварке переменным напряжением, можно добиться очень качественного результата сварки. Источники сварочного тока, работающие с переменным напряжением можно разделить на несколько видов:

1. Приборы для аргонодуговой сварки. Здесь используются специальные электроды, которые не плавятся, благодаря этому аргонная сварка становится максимально комфортной;
2. Аппараты для производства РДС переменным электрическим током;
3. Оборудование для сварки с помощью полуавтомата.

А методы сварки переменным способом делятся на два типа:

• использование неплавящихся электродов;
• штучные электроды.

Сварка постоянным током бывает двух типов, обратной и прямой полярности. Во втором варианте сварочный ток движется от минуса к положительному показателю, а тепло сосредотачивается на заготовке. А обратная концентрирует внимание на торце электрода.

Сварочный генератор для постоянного тока состоит из двигателя и самого генератора тока. Их используют для ручной сварки в монтажных работ и в полевых условиях.

Изготовление регулятора

Чтобы изготовить регулирующее устройство для сварочного тока, потребуются такие компоненты:

1. Резисторы;
2. Проволока (нихромовая);
3. Катушка;
4. проект или схема прибора;
5. Переключатель;
6. Пружина из стали;
7. Кабель.

Общие понятия

Общеизвестен принцип дуговой сварки. Освежим в памяти основные понятия. Чтобы получить сварочное соединение, необходимо создать дугу. Электрическая дуга возникает при подаче напряжения между сварочным электродом и поверхностью свариваемого материала. Ток дуги расплавляет металл, образуется расплавленная ванна между двумя торцами. После остывания шва получаем крепкое соединение двух металлов.

Схема дуговой сварки.

В России переменный ток регламентирован частотой 50 Гц. Питание для сварочного аппарата подается от сети фазным напряжением 220 В. Сварочные трансформаторы имеют две обмотки: первичную и вторичную. Вторичное напряжение трансформатора составляет 70 В.

Разделяют ручной и автоматический режим сварки. В условиях домашней мастерской сварку проводят в ручном режиме. Перечислим параметры, которые изменяют в ручном режиме:

• сила тока сварки;
• напряжение дуги;
• скорость сварочного электрода;
• количество проходов на шов;
• диаметр и марка электрода.

Правильный выбор и поддержание на протяжении сварочного процесса необходимых параметров являются залогом качественного сварного соединения.

При проведении ручной дуговой сварки необходимо грамотно распределять ток. Это позволит выполнить качественный шов. Стабильность дуги напрямую зависит от величины сварочного тока. Специалисты подбирают ее исходя из диаметра электродов и толщины свариваемых материалов.

Эксплуатация балластного соединения

Показатель балластного сопротивления регулирующего аппарата находится на уровне 0,001 Ом. Он подбирается путём эксперимента. Непосредственно для получения сопротивления, преимущественно используется сопротивление проволоки больших мощностей, их применяют в троллейбусах или на подъёмниках.

Уменьшить сварочное напряжение высокой частоты, можно даже используя стальную пружину для двери.

Такое сопротивление включается стационарно или по-другому, чтобы в будущем была возможность с легкостью отрегулировать показатели. Один край этого сопротивления подключается к выходу конструкции трансформатора, другой обеспечивается специальным инструментом для зажима, который сможет перекидываться по всей длине спирали, что позволит выбрать нужную силу напряжения. Основная часть резисторов с использованием проволоки большой мощности, производится в виде открытой спирали. Она монтируется на конструкцию в длину полметра. Таким образом, спираль делается также из проволоки ТЭНа. Когда резисторы, изготовленные из магнитного сплава скооперировать со спиралью или любой деталью из стали, в процессе работы прохождения тока с высокими показателями, она начнёт заметно дрожать. Такой зависимостью спираль обладает только до того момента, пока она не растянется.

Мощные полупроводниковые приборы

Создание устройств, рассчитанных на высокие напряжение и силу тока, помогло разработать усовершенствованные сварочные аппараты. Регуляторы меняют не только сопротивление.

Рекомендуем к прочтению Особенности настройки сварочной маски Хамелеон

Они позволяют влиять на значения электричества, улучшать характеристики дуги. В классическом сварочном трансформаторе применяют тиристорные регулирующие приборы.

Трансформатор сварочного аппарата.

Как сделать дроссель самостоятельно?

Вполне реальным является самостоятельное изготовление дросселя в домашних условиях. Это имеет место при наличии прямой катушки с достаточным количеством витков нужного шнура. Внутри катушки проводятся прямые пластинки из металла от трансформатора. Путём выбора толщины этих пластинок, есть возможность выбора стартового реактивного сопротивления.

Рассмотрим конкретный пример. Дроссель с катушкой с 400 витками и шнура диаметром 1,5 мм, заполняется пластинками с сечением 4,5 квадратных сантиметров. Длина катушки и провода должна быть одинакова. В результате трансформаторный ток 120 А уменьшится наполовину. Такой дроссель изготавливается с сопротивлением, которое можно изменять. Чтобы провести такую операцию, необходимо замерить углубление прохождения стержня сердечника внутрь катушки. С отсутствием этого инструмента, катушка будет иметь не значительное сопротивление, но если стержень будет введён в неё, сопротивление повысится до максимума.

Дроссель, который наматывается правильным шнуром, не будет перегреваться, но, возможно, сердечник будет отличаться сильной вибрацией. Это учитывается при стяжке и крепеже железных пластин.

Методы настройки

Есть разнообразные методы настройки напряжения, ранее мы рассказывали об энергии преобразованного переменного тока и преобразуемого.

В действительности, это слишком обширное разделение, потому что настройка еще имеет подвиды. У нас не получится детально рассказать о подвидах в этой статье, поэтому обсудим более популярные.

Основной в работе метод настройки регулятора тока для сварочного аппарата — это прибавление баластника на выходе энергии преобразованного переменного тока.

Такой метод считают безопасным и выносливым, баластник просто сделать самостоятельно и применять для работы без вспомогательных аппаратов. В основном, баластник применяют только для понижения напряжения.

Мы уже детально рассказывали о тонкостях работы и использовании баластника для полуавтоматического инвертора. Там есть важные рекомендации по изготовлению электроприбора дома и способах его применения для работы.

Кроме достоинств, способ настройки по энергии преобразованного переменного тока, используемый вместе с преобразователем энергии. Для варки бывает не таким удобным, тем более неопытным мастерам.

Во-первых, баластник достаточного большого размера — до 1 м длиной. В основном, такое электроустройство размещают под ногами, он может сильно нагреться, что нарушает правила безопасности.

Если вас не устраивают такие качества, то лучше выбрать способ, включающий в себя настройку варочного напряжения по энергии преобразуемого переменного тока.

Для этого часто применяют электрический регулятор тока для сварочного аппарата, который легко смастерить самостоятельно. Такой прибор легко настроить по энергии преобразуемого переменного тока и будет удобен для мастера в работе.

Электрический регулятор тока для сварочного аппарата будет первым помощником в работе на даче, где зачастую электроснабжение подается с перебоями.

Инверторный источник сварочного тока

Инверторный источник сварочного тока (ИИСТ, Инверторный сварочный аппарат, Cварочный инвертор) — один из современных видов источника питания сварочной дуги.

Инверторные источники сварочного тока для всех видов сварки устроены одинаково. Отличие состоит лишь в формируемой вольт-амперной характеристике. Поэтому возможен выпуск универсальных ИИСТ, пригодных для различных видов сварки (MMA, TIG, MIG/MAG).

Содержание

История [ править | править код ]

Основное назначение всех сварочных источников — обеспечивать стабильное горение сварочной дуги и её легкий поджиг. Одним из самых важных параметров сварочного процесса является его устойчивость к колебаниям и помехам. Существует несколько видов источников питания сварочной дуги — трансформаторы, дизельные или бензиновые электрогенераторы, выпрямители и инверторы. Инверторный источник сварочного тока появился в XX веке, а в начале XXI века стал одним из самых популярных сварочных аппаратов для всех видов дуговой сварки.

Принцип действия [ править | править код ]

Сварочный инвертор представляет собой силовой трансформатор для понижения напряжения сети до необходимого напряжения холостого хода источника, блок силовых электрических схем, в основу которых заложены транзисторы MOSFET или IGBT и стабилизирующего дросселя для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. Принцип действия инверторного источника сварочной дуги следующий: сетевое напряжение переменного тока подается на выпрямитель, после которого силовой модуль преобразует постоянный ток в переменный с повышенной частотой, который подается на высокочастотный сварочный трансформатор, имеющий существенно меньшую массу, чем сетевой, напряжение которого, после выпрямления, подается на сварочную дугу. Дуга на постоянном токе более устойчива.

Преимущества [ править | править код ]

Преимуществом инверторного источника питания сварочной дуги является уменьшение размеров силового трансформатора и улучшение динамической характеристики дуги. Использование инверторных технологий привело к уменьшению габаритов и массы сварочных аппаратов, улучшению качественного показателя сварочной дуги, повышению КПД, минимальному разбрызгиванию при сварке, позволило реализовать плавные регулировки сварочных параметров.

Недостатки [ править | править код ]

• До конца 2000-х годов инверторные источники были намного дороже трансформаторных и менее надежны. По состоянию на 2010-е годы цена на инверторные аппараты значительно снизилась и приблизилась к трансформаторным. Надежность ИИСТ тоже существенно возросла, особенно с началом массового применения IGBT-модулей.
• Ограниченность по коэффициенту загрузки, что связано со значительным нагревом элементов схемы.
• Повышенная чувствительность к влажности воздуха и конденсату, выпадающему внутри корпуса.
• Высокий (а зачастую — опасный) уровень создаваемых высокочастотных электромагнитных помех. Эта проблема частично решается применением так называемой улучшенной широтно-импульсной модуляции и синхронными выпрямителями во вторичных цепях. Однако эти решения существенно удорожают и утяжеляют устройство поэтому нашли применение лишь в профессиональных стационарных моделях. В ряде стран, например, в Канаде, Бельгии и Нидерландах, есть ограничения на применение импульсных источников питания с «жестким» переключением транзисторов. Наиболее ранние типы сварочных инверторов (построенные на биполярных транзисторах) использовали резонансный принцип и переключение выходных транзисторов при нулевой фазе тока, что существенно сужает спектр электромагнитных помех и уменьшает их спектральную мощность. По состоянию на 2015 год сварочные инверторы резонансного типа все ещё выпускаются в России и некоторыми производителями в Китае.

Схемотехника [ править | править код ]

Инверторные источники сварочного тока могут строиться по самым различным схемам, но на практике преобладают три:

Как правильно настроить сварочный полуавтомат. Таблица настройки полуавтомата для сварки

Многие домашние мастерские укомплектованы не хуже специализированных профессиональных сервисов. В том числе – и оборудованием для выполнения сварочных работ. Но далеко не все возможности аппаратов используются в полном объеме. Причина заключается в том, что не каждый любитель сможет самостоятельно настроить сварку на работу с алюминием, нержавейкой или другими металлами. Инструкции бывает недостаточно. Недостающим звеном может стать опыт производственников.

На настройки влияют внешние параметры

Толщина заготовок, пространственное положение сварного соединения, конфигурация стыка, необходимость в усилении катета и другие показатели требуют корректировки в настройках аппарата. Основные настройки полуавтоматической сварки:

• сила тока – подача присадочной проволоки. Зависимость прямо пропорциональна: увеличение скорости подачи проволоки требует более высоких значений в настройках силы тока;
• напряжение дуги. Значения регулировки влияют на величину тока;
• расход защитного газа зависит от основных параметров сварки.

Первичные значения можно задавать по настроечной таблице. Далее выполняется тестовое сваривание определенного количества элементов. По его результатам настройки корректируются.

После приобретения полуавтомата необходимо время для того, чтобы привыкнуть к особенностям его работы. Со временем даже звучание электрической дуги станет для пользователя информативным. А пока что нужно привыкать к изменениям:

• комплектация полуавтоматов с идентичными эксплуатационными показателями могут сильно отличаться. Отличия в настройках – не редкость даже среди моделей одного производителя;
• из-за перепадов напряжения настройки полуавтоматической сварки сбиваются;
• изменение марки и состава проволоки;
• изменение состава газа;
• даже небольшой ремонт, а тем более замена комплектующих ведут к изменениям в работе оборудования.

Газозащита

Газовый поток тоже является справочной величиной и не влияет напрямую на настройки сварочного агрегата. Контроль над расходом газа существенно упрощается при условии, что редуктор имеет две шкалы. Более точно объем потока учитывает ротаметр, который довольно часто устанавливают на промышленных сварочных линиях.

Ротаметрический показатель расхода газа дает данные о подаче инертного газа в зону сварочного процесса в постоянных величинах. Статическое давление будет снижено в том случае, когда сработает горелка и будет создано облако защитного газа. Стартовый диапазон значений для ротаметра составляет от 6 до 10 литров на минуту. В случаях, когда установлен манометр – порядка 1-2 атмосфер.

Норма расхода газа подбирается в зависимости от наличия пор в зоне сварного шва. Газовый поток увеличивается в объеме до того момента, когда поры не исчезнут. Применение газа на ветру или в помещениях со сквозняком не оправдано. Здесь лучше прибегнуть к проволоке с флюсом.

Подбор газовой смеси

На выбор газовой защитной смеси влияют два фактора – свойства свариваемых материалов и требования по качеству исполнения:

• углекислый газ идеально защищает сварочные ванны. Является идеальным вариантом для обеспечения глубокого проплава. Но не подходит для тонкой работы в силу грубого по внешнему виду шва и большой разбрызгиваемости;
• аргон в сочетании с углекислотой в пропорции 3:1 применяется для сваривания тонколистовых заготовок. Формируется тонкий шов высокого качества, генерируется минимальное количество брызг;
• для нержавейки оптимальной газовой смесью является композиция из аргона (98%) и углекислоты (2%);
• при сварке алюминия применяется чистый аргон.

Настройка напряжения

Изменения вольтажа определяются издержками энергии на плавление металла и горение дуги. Рост энергозатрат вызывает увеличение толщины расходного материала и глубины провара заготовок. Настраиваются бытовые полуавтоматы ступенчатым методом.

На крышке кожуха с внутренней стороны есть справочная таблица выбора значений напряжения. Это важная информация от компании-изготовителя, которая позволяет для каждой модели подобрать оптимальные значения мощности с учетом конкретных условий работы.

Скорость подачи проволоки

От скорости подачи расходного материала в зону расплава зависит и значение силы тока. Величина подачи проволоки является одним из основных изменяемых параметров. Выбирается она после того, как уже установлено напряжение, так как интенсивность плавления напрямую влияет на скорость подачи.

Величина изменяется в зависимости от марки и диаметра используемого материала и после каждого изменения в значениях напряжения. На рынке представлено оборудование с автоматической настройкой параметра. Однако, оно относится к числу дорогостоящих полуавтоматов.

Чтобы оптимизировать настройки полуавтоматической сварки, требуется тонкая корректировка значений. В случае слишком быстрой подачи присадочной проволоки будут образовываться наплывы; медленная подача станет причиной разрывов шва, просадки или волнистости. Хороший валик невозможен без точной балансировки трех параметров: напряжения, силы тока и скорости подачи расходника.

Слишком высокая подача проявляется сразу же после начала работы. С зажженной дугой скорость подачи снижается, но проволока не перестает изгибаться, липнуть к поверхности металла и не успевает плавиться. При этом наблюдается активное продуцирование брызг. Недостаточная подача проявляется в том, что электрод перегорает еще до касания с металлом. При этом наконечник, откуда подается расходный материал, будет забиваться. Таким образом, можно сделать вывод: правильный выбор режима скорости подачи и величины тока при ранее выставленных настройках напряжения является первым шагом к профессиональному росту.

Талица прямой зависимости между регулировками и результатом работы:

Полярность

Изменение полярность относится к числу наиболее простых регулировок. Под крышкой большинства полуавтоматов предусмотрена табличка с информацией о том, какой из металлов требует полярность прямую или обратную. Начинающему сварщику необходимо твердо усвоить, что при прямой полярности горелка подключается к минусовой клемме. При такой схеме коммутации проволока плавится быстрее в полтора раза, однако ухудшается стабильность электрической дуги.

При прямом подключении свариваются заготовки с использованием проволоки с флюсом. Большая часть тепловой энергии идет на защиту сварного соединения. Флюс полностью реагирует и в свободном остатке его нет. Основные издержки метода – обилие брызг и приличное количество шлака.

Омедненная цельная проволока должна быть запитана от плюсовой клеммы. Подготовка свариваемых заготовок заключается в зачистке поверхности и разделки. С увеличением диметра проволоки возрастает и проводимость. Поэтому при работе с заготовками большого размера целесообразно увеличить диаметр расходника.

Выпуск и вылет проволоки

На качество сварного шва влияет длина вылета расходного материала из наконечника, а также размер зазора между проволокой и рабочей поверхностью. Несоответствие между диаметром проволоки и величиной ее выхода из наконечника приводят к избытку брызг, прожигу металла, непроварам и короблению.

В некоторых конструкциях полуавтоматов предусмотрена возможность изменения расположения наконечника горелки относительно сопла. Размещены они на одном уровне, но контактная трубка по отношению к соплу может выдвигаться или, наоборот, утапливаться. Амплитуда регулировки составляет 3,2 мм.

Короткий вылет используется для формирования швов на конструкционной низколегированной стали. При увеличении расстояния в этом случае снижает эффективность защитного газового облака. Для того, чтобы увеличить температуру плавления, можно немного удлинить флюсовую проволоку.

Выпуск и вылет напрямую зависят от диаметра присадочной проволоки:

Настройка дуги

Даже сравнительно недорогие модели полуавтоматических сварок наделены верньерами управления индуктивностью. Данные настройки изменяют температуру сварочной дуги, глубину проплава металла, выпуклость соединения. Можно работать с чувствительными к перегреву деталями, тонкие листовые материалы теперь не представляют серьезной проблемы для сварочного аппарата.

Возрастание индуктивности возникает из-за сжатия токового канала. С ростом показателя возрастет и температура плавления, глубина расплава; сварочная ванночка становится более жидкой. Валик готового шва при этом будет более плоским. При небольшом диаметре присадочной проволоки дуга становится устойчивей, возрастает коэффициент наплава, глубина проплава металла; уменьшается количество брызг.

Параметры сварного шва в зависимости от индуктивности:

Таблица настройки полуавтомата

Перед началом работы не будет лишним уточнить основные настройки полуавтомата. Для ориентира ниже приведена таблица. Все значения в ней носят рекомендательный характер и выражают взаимосвязь всех объективных компонентов процесса:

Влияние напряжения на качество соединения

Красивый без пор шов, достаточно выпуклый, без подрезов, наплывов и прочих дефектов можно получить только при условии сбалансированности напряжения с другими регулировками. При низком напряжении сварочный шов получается узким с малой глубиной провара. И наоборот – при высоких показателях напряжения шов получится слишком широким, высоким; кратер ванны будет глубоким.

Проблемы и ошибки

В случае слепого копирования усредненных данных по настройкам оборудования, которые приведены в разных справочниках и таблицах, не исключены проблемы и промахи. Вина здесь полностью лежит на сварщике. Важно учитывать не только рекомендации, но и тонкости выполнения каждой конкретной задачи. Внимание к мелочам и творческий подход являются залогом успешного выполнения работы.

Опытные специалисты сразу улавливают некорректность работы оборудования. Вот некоторые из признаков:

• щелчки и потрескивания свидетельствуют о недостаточно высокой скорости подачи расходного материала;
• если припой начинает плавиться возле самого наконечника на приличном удалении от места стыка, то скорость его подачи является низкой;
• слишком много брызг: нужно увеличить показатели индуктивности и подачи газа;



• шов изобилует оттенками зеленого или коричневого и получается пористым – недостаточно хорошая газовая защита;
• непроваренные, равно как и прожженные участки говорят о необходимости регулировки напряжения. Не исключено, что требуется повернуть регулятор индуктивности;
• сочетание непроваров, неустойчивости дуги и неоднородного шва – ослаб контакт массы или в сварочной среде много разного мусора (возможно из-за плохо подготовленной к работе поверхности заготовок);
• зазубрины и неодинаковая полнота валика нарушена скорость ведения горелки по шву;
• прерывистый шов + избыточное разбрызгивание – длина дуги очень большая.

Как правильно настроить сварочный полуавтомат. Таблица настройки полуавтомата для сварки

2.1 Регулировка силы сварочного тока в сварочных трансформаторах, выпрямителях и преобразователях

Сварочный трансформатор – это аппарат, преобразующий переменное напряжение сети в переменное напряжение для сварки (как правило, понижает переменное напряжение до значения менее 141 В).

Сварочный трансформатор состоит из корпуса 1, внутри которого укреплён замкнутый магнитопровод 4 (сердечник), собранный из отдельных пластин, отштампованных из тонкой (0,5 мм) листовой электротехнической стали. На боковых стержнях магнитопровода расположены катушки первичной 12 и вторичной 11 обмоток трансформатора. Катушки первичной обмотки укреплены неподвижно и включаются в сеть переменного тока. Катушки вторичной обмотки подвижны и от них сварочный ток подаётся на электрод и изделие. Провода сварочной цепи присоединяются к зажимам 2. Сварочный ток плавно регулируется изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Для этой цели служит вертикальный винт 9 с ленточной резьбой, который оканчивается рукояткой 5. При вращении рукоятки по часовой стрелке вторичная обмотка приближается кпервичной, магнитная связь между ними увеличивается. И сварочный ток растёт. Для установления необходимого сварочного тока на крышке 8 корпуса трансформатора расположена шкала 7.

Сварочный выпрямитель – это аппарат, преобразующий переменный ток сети в постоянный ток для сварки.

варочный выпрямитель состоит из понижающего трехфазного трансформатора с подвижными катушками, выпрямительного блока с вентилятором, пускорегулирующей и защитной аппаратуры, смонтированных в кожухе.

снижает напряжение сети до необходимого рабочего, а также служит для регулирования сварочного тока путем изменения расстояния между первичной и вторичной обмотками. Катушки вторичной обмотки неподвижны и закреплены у верхнего ярма. Катушки первичной обмотки подвижны. Сердечник трансформатора собран из пластин электротехнической стали. Внутри сердечника проходит ходовой винт с закрепленным внизу подпятником. В верхнюю планку крепления первичной обмотки запрессована ходовая гайка. При вращении рукоятки ходового винта вертикально перемещается ходовая гайка, а следовательно, и катушки первичной обмотки.

Выпрямительные блоки собраны по трехфазной мостовой схеме. Для охлаждения выпрямительных блоков служит вентилятор, приводимый во вращение от асинхронного электродвигателя. Охлаждающий воздух, засасывается внутрь кожуха, проходит через блок, омывает трансформатор и выбрасывается с другой стороны.

С

Рисунок 3. Сварочный преобразователь

варочный преобразователь – устройство служащее для преобразования переменного тока в постоянный сварочный ток; он состоит из сварочного генератора постоянного тока и приводного трехфазного асинхронного электродвигателя, сидящих на одном валу и смонтированных в общем корпусе. Сварочный генератор состоит из корпуса с укрепленными на нем магнитными полюсами 10 и приводимого во вращение якоря. Тело якоря набрано из отдельных лакированных пластин электротехнической стали. В продольных пазах его уложены витки обмотки. Рядом с якорем находится коллектор, состоящий из большого числа изолированных друг от друга медных пластинок , к которым припаяны начала и концы каждой группы витков якоря. Магнитное поле внутри генератора создается магнитными полюсами обмоток возбуждения, которые питаются постоянным током от щеток самого генератора. В распределительном устройстве размещены пакетный выключатель, регулировочный реостат, вольтметр , доски зажимов высокого и низкого напряжения и другая аппаратура. При включении электродвигателя якорь начинает вращаться в магнитном поле и в витках его возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный.

К коллектору прижимаются угольные щетки , с помощью которых постоянный ток снимается с коллектора и подводится к зажимам («+»и «-«). К этим же зажимам присоединяют сварочные провода, подводящие сварочный ток к электроду и изделию. Для охлаждения преобразователя во время работы на валу у него имеется вентилятор.

Что такое сварочная дуга

Сварочная дуга используется человечеством для неразъемного, герметичного соединения металлов более века назад. Ее изучением занимался физик Вольт. Затем появились устройства для сварки. Электрический разряд возникает в момент короткого замыкания между электродом и свариваемой деталью. Электрическая энергия преобразуется в тепловую, образуется ванна расплава. Создается диффузный однородный слой металла на месте свариваемого стыка.

Изучив вольт-амперные характеристики процесса, ученые усовершенствовали процесс сварки, создали сварочные аппараты, поддерживающие стабильное горение дуги.



Что такое сварочная дуга, определение

Что можно назвать сварочной дугой – это, по сути, длительный проводник, состоящий из ионизированных частиц, существующий во времени благодаря поддерживающему электрическому полю. Дуговой разряд характеризуется непрерывной формой, высокой температурой, возникает в газовой среде, способной к ионизации.

В учебниках сварщика определение сварочной электродуги звучит следующим образом: это длительный электрический разряд в плазме, состоящей из смеси ионизированных воздушных или защитных газов, а также испарившихся компонентов присадочного и основного металла.

Природа и строение

За короткое время разогреть металл до температуры плавления можно мощной сварочной дугой. Ее свойства характеризуются плотностью тока, вольтамперными показателями. С точки зрения электротехники, дуговой столб – ионизированный газовый проводник между катодом и анодом с большим сопротивлением, способностью к свечению. Детальное рассмотрение строения сварочной дуги поможет понять сущность температурного воздействия. Длина электродуги в среднем составляет 5 мм, она делится на основные зоны:

• анодную, она не более 10 микрон;
• катодную, она в 10 раз меньше анодной;
• столб – видимая светящаяся полоска.

За температуру сварочной дуги отвечает поток свободных электронов. Они образуются на катодном пятне. Оно разогревается до 38% температуры плазмы. В дуговом столбе электроны двигаются к аноду, а положительные частицы – к катоду. У столба нет собственного заряда, он остается нейтральным. Внутри частицы разогреваются до 10 000°С, металл при этом в среднем нагревается до 2350°С, стандартная температура ванны расплава составляет 1700°С.

Место входа и нейтрализации электронов называют анодным пятном. Его температура выше, чем катодного на 4–6%.

Напряжение в анодной и катодной зонах существенно снижается, свечения не возникает. Видима только плазма, излучающая ультрафиолетовые, инфракрасные и световые волны. Они вредны для органов зрения, кожи. Поэтому сварщики используют индивидуальные средства защиты.



Виды сварочной дуги

Существует несколько критериев классификации сварочной дуги. По типу сварочного тока и положению электрода относительно свариваемых элементов выделяют следующие разновидности:

• прямого действия, разряд перпендикулярен заготовке, параллелен электроду;
• косвенного действия, разряд возникает между двух электродов, наклоненных друг к другу под углом от 40 до 60°, и металлом.

Классификация состава плазмы столба:

• открытого типа возникает в воздушной атмосфере благодаря испаряемым из обмазки и металла компонентам;
• закрытая, возникающая под слоем флюса за счет газообразной фазы, образовавшейся из частиц электрода, металла, компонентов флюса при прохождении разряда;
• с подачей газовой смеси или однокомпонентного защитного газа.

Классифицируют дуговую сварку по материалу разжигающего электрода. Используют электроды:

• вольфрамовые тугоплавкие
• угольные или графитовые;
• стальные с различным типом обмазки, в состав которой входят ионизирующие компоненты.

По длительности воздействия различают стационарную (постоянную) электродугу и импульсную, применяемую при контактной сварке.

Условия горения

Сущность сварочного процесса заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую.

Для поддержания сварочного столба необходимо создать условия для быстрой ионизации газа: детали прогревают, чтобы воздух вокруг них был теплым, или подают в рабочую зону газ, способный ионизироваться. Легче всего ионизируются частицы щелочных и щелочноземельных металлов. При пропускании тока через стержень их частицы становятся активными.

Чтобы дуговой столб не угасал, важно поддерживать постоянную температуру в катодной области. Она напрямую зависит от химического состава катода, его площади. Нужная температура поддерживается источником тока, в промышленных условиях она достигает 7 тысяч градусов.

Как возникает электрическая сварочная дуга

Как и любой электрический разряд, сварочная электродуга появляется при замыкании цепи. Возникновение тока при касании электрода к свариваемому металлу приводит к выработке большого количества тепла. В точке замыкания появляется расплав, он тянется за кончиком электрода, образуется шейка, которая мгновенно распыляется из-за сильного тока. Происходит ионизация молекул воздуха и защитного облака, они переносят поток электронов.

Направленность потока зависит от рода тока. Дуга разжигается на постоянном токе обратной и прямой полярности, на переменном. Частота угасания и розжига электродуги зависит от параметров рабочего тока.

Чем определяется мощность сварочной дуги

На мощностные параметры электродуги влияют несколько факторов:

• напряжение, возрастание приводит к увеличению мощности только в небольшом диапазоне, существуют ограничения по размеру электрода;
• сила тока, большой ампераж обеспечивает стабильное горение;
• величина напряжения плазмы, пропорциональна мощности.

Длиной сварочной дуги называют расстояние от сварного кратера до кончика электрода. От этой величины зависит объем выделившегося тепла.

По мощности сварочной дуги определяют скорость плавления металла. От этой характеристики зависит время выполнения сварочных работ. Регулировка силы тока производится для корректировки температуры в рабочей зоне, даже на длинном столбе электродуга не будет затухать при большом ампераже. Напряжение редко изменяют в процессе сварки.

Вольт-амперная характеристика

ВАХ описывает зависимость токовых параметров. С помощью этого графика определяют:

• мощность дуги;
• время горения,
• условия гашения.

Динамическая ВАХ описывает неустановившееся состояние электродуги, когда ее длина колеблется. Статическая вольт-амперная характеристика отражает зависимость вольтажа от ампеража при постоянной дуговой длине. График делится на три области:

• падающая – при подъеме силы тока напряжение резко спадает, это связано с формированием столба: площадь сечения плазменного потока возрастает, электропроводность плазмы изменяется;
• жесткая, это участок стабильной плотности тока и падения напряжения, с ростом ампеража от 100 до 1000 А пропорционально увеличивается диаметр дугового столба (анодное и катодное пятна, соответственно, изменяются);
• возрастающая, характеризуется постоянным размером катодного пятна, она ограничена диаметром электрода, при увеличении ампеража по закону Ома увеличивается U, R дугового столба.



ВАХ процесса обычной ручной сварки с использованием плавящихся и неплавящихся электродов на воздухе или в облаке защитного газа ограничена двумя первыми областями, до третьей ампераж не доходит. Механизированной сварки с использованием флюсов соответствует графику II и III областей, сварка плавящимся электродом в облаке защитной атмосферы – III.

При использовании оборудования, генерирующего переменный ток, возбуждение сварочной дуги происходит в каждом полупериоде, на пике зажигания. При переходе через ноль электродуга затухает, нагрев активных пятен прекращается. Покрытия электродов, содержащие активные щелочные металлы, повышают устойчивость ионизации. Защитное облако затрудняет розжиг на переменном токе, но поддерживают горение на постоянном. Между полюсами возникает ионизация молекул газа.

При выборе оборудования необходимо это учитывать, что вольт-амперная характеристика электродуги зависит от внешней ВАХ. Работу сварочного аппарата рассматривают как наложение графиков. Для ручной сварки необходимы источники питания с падающими областями ВАХ (повышенным напряжением холостого хода), чтобы была возможность изменять длину дуги, регулируя ампераж. Сила тока короткого замыкания во время падения капли с плавящегося электрода на свариваемый металл на 20–50% выше дугового тока. Для сварки плавящимся электродом используют дугу размыкания. Для розжига дуги вольфрамовым или угольным электродом желателен вспомогательный разряд.

При высоких значениях тока короткого замыкания возрастает риск прожогов металла. При падении капли происходит замыкание, затем резко возрастает до первоначальных значений – ампераж возрастает до величины тока короткого замыкания, образовавшийся мостик перегорает, дуга возбуждается снова. Изменения тока и напряжения в столбе происходят моментально, за доли секунды. Сварочное оборудование должно быстро реагировать на колебания, стабилизировать напряжение.

Особенности дуги

Благодаря особым свойствам, электрическая дуга используется при сварке с тугоплавкими и плавящимися электродами. Она быстро разогревает металл, образуя ванну расплава. Электрический ток эффективно преобразуется в тепловую энергию с минимальными потерями.

По природе происхождения электрическую сварочную дугу можно сравнить с другими видами электрических зарядов. Основные отличительные характеристики дуги:

голоса
Рейтинг статьи