Источник тока в сварочном производстве остается одним из важнейших компонентов, от которого зависит эффективность и качество всего рабочего процесса. Особенно это касается методов, требующих применения штучных электродов, посредством которых реализуется электродуговое термическое воздействие. Оптимальным решением для энергетической поддержки в данном случае будет сварочный трансформатор – это достаточно простой по своему устройству, но в то же время надежный и недорогой источник энергоснабжения.
Устройство аппарата
В основе типового трансформатора заключается металлический сердечник с обмотками из тонкой проволоки (алюминиевой или медной). Обмотки имеют два уровня – первичный и вторичный. Соответственно, одна обмотка подключается к сетевому питанию, а вторая обеспечивает энергией электрод. Первичный уровень образуют две катушки, неподвижно зафиксированные внизу сердечника. Что касается вторичной обмотки, то и она образуется парой катушек, но также предусматривается возможность ее перемещения относительно сердечника. С точки зрения внешнего устройства, сварочный трансформатор – это металлический короб, который имеет широкую инфраструктуру для электротехнического подключения. Как правило, в устройстве предусматриваются также средства предохранения, защита от замыканий и выводы для соединения с заземляющими элементами. Для удобной работы с трансформатором в конструкции также присутствуют рукоятки, эргономичные регуляторы, а в новейших моделях и цифровые панели управления.
Принцип действия
Исходить следует из того, что главная задача таких приборов заключается в преобразовании энергии для последующего энергоснабжения сварочной рабочей оснастки. Попадая на первичный уровень обмотки, исходный ток преобразуется в электромагнитную энергию, после чего поступает во вторичную обмотку. В процессе этого перехода сокращается показатель напряжения. Действие этого регуляционного принципа сварочного трансформатора обусловлено конструкционными особенностями катушек. Поскольку на второй обмотке меньше витков, при поступлении в нее тока происходит снятие лишнего напряжения до необходимого показателя. Иными словами, обычный сетевой ток трансформируется в сварочный ток. Разумеется, величина данной коррекции условна, поскольку не существует четкого понятия тока, требуемого для сварочных работ. Оператор может регулировать зазор между катушками, тем самым настраивая характеристики на нужную величину в соответствии с выполняемой задачей.
Значение силы тока трансформатора
Существует прямая зависимость возможностей термической обработки металлических изделий от применяемой силы тока. В качестве расчетного параметра обычно используется толщина электрода. Усредненный диапазон составляет 5-10 мм. Такие электроды можно использовать в сварке силовой несущей конструкции с решетками, рамами и толстыми прутьями. В данном случае сила тока сварочного трансформатора может составлять 140-160 А. Это оптимальная величина для средних рабочих операций, в которых, к слову, важна не только мощность. Например, тот же уровень тока при эксплуатации небольших аппаратов с рутиловыми электродами толщиной до 10 мм не столько обеспечит силовую поддержку термического заряда, сколько обусловит стабильность горения дуги. В некоторых случаях повышение данного показателя также способствует легкому удалению шлака.
Мощность трансформатора
Мощностный диапазон в среднем варьируется от 2,5 до 20 кВт и более. На что влияет данная характеристика сварочного трансформатора? Вопреки распространенному мнению, мощность в данном случае не указывает на способности оборудования работать с теми или иными заготовками. Как уже отмечалось выше, производительность в большей степени зависит от силы тока. Однако, мощность определяет энергетический потенциал устройства с точки зрения возможностей обслуживания определенных задач с подключением силы тока конкретной величины.
В качестве примера стоит рассмотреть один из самых мощных на российском рынке профессиональных сварочных трансформаторов – «ТДМ-402» от предприятия «Уралтермосвар». Его мощностный показатель составляет 26,6 кВт. Именно благодаря этой величине данный преобразователь позволяет работать с силой тока в диапазоне от 70 до 460 А. Очевидно, что вырастают и требования к напряжению – используется трехфазная сеть на 380 В. Что это дает на практике? Аппарат позволяет работать при интенсивных нагрузках с повышенной силой тока в длительных временных сеансах. Если бы речь шла об аналогичных рабочих показателях, но с меньшей мощностью, то в процессе выполнения тех же операций оборудование могло бы перегреваться и в принципе не поддерживать достаточную производительность.
Показатели напряжения
Грубо говоря, весь ассортимент условно делится на модели, работающие от однофазных сетей, и аппараты, подключающиеся к трехфазным линиям энергоснабжения, как в случае с версией «ТДМ-402». Соответственно, первые работают под напряжением в 220 В, а вторые – 380 В. Очевидно, что однофазная сеть менее требовательна к мощностям и покрывает ресурсы, которые задействуются в мелких операциях. Такие модели подойдут скорее для гаражно-дачных работ. Однако есть и промежуточная группа аппаратов с «плавающим» напряжением. Сварочные трансформаторы этого типа могут подключаться к сетям обоих видов. Причем данная особенность важна и для рядовых пользователей, и для специалистов. Речь идет даже не столько об универсальности, сколько о преимуществах, которые дает возможность работы от разных источников. Например, при наличии двух сетей владелец аппарата с номинально небольшими характеристиками выиграет от подключения к сети на 380 В, так как на фоне сбалансированного распределения нагрузки будут отсутствовать скачки напряжения. Что касается владельцев профессионального оборудования, то в их случае подключение к однофазной сети будет выгоднее при работе на минимальной рабочей нагрузке.
Продолжительность нагрузки
Коэффициент продолжительности нагрузки (ПН) указывает на способность аппарата работать определенный промежуток времени без необходимости отключения. Под отключением понимается вынужденный перерыв, связанный с перегревом или электрическими перегрузками. Продолжительность нагрузки сварочного трансформатора – это процентная величина, представляющая долю рабочего времени из 10-минутного интервала. Иными словами, сколько условных минут сможет проработать конкретный прибор без остановки из 10 мин. Диапазон ПН варьируется от 10 до 90% в зависимости от модели.
Но возможен ли в принципе ПН на 100%? Стоит ли искать такие аппараты? Это невозможно и даже высокие показатели от 70-80% опытные сварщики считают маркетинговой уловкой, так как в любом случае работа в условиях перегрузок рано или поздно приведет к неполадкам в той или иной части конструкции.
Функции современных трансформаторов для сварки
Производители данного оборудования стремятся продумывать эргономичные системы управления, в которых предусматривают широкие средства настройки и регулировки рабочих параметров. Базовой функцией такого типа является возможность плавной настройки силы переменного тока с помощью контроллера на пользовательской панели сварочного трансформатора. Это же касается и выбора активной фазы напряжения – на 220 или 380 В. Для удобного отслеживания текущего состояния рабочего процесса предусматриваются индикаторы перегрева, рабочей температуры и перенапряжения.
Особенности профессиональных трансформаторов
Данный тип вспомогательного сварочного оборудования рассчитывается на повышенные нагрузки, причем не только электротехнические. В проекты таких устройств закладывается несколько уровней конструкционной защиты, которая предотвращает проникновение грязи, пыли, а иногда и воды, хотя в принципе использовать подобные аппараты даже в условиях высокой влажности запрещается. Что касается электротехнических показателей, то они выражаются в возможности подключения к трехфазным сетям и широких диапазонах настройки силы тока. К примеру, сварочный трансформатор «ТД-500» номинально работает при 500 А, а на практике регулировка позволяет достигать и 560 А. С другой стороны, базовый уровень не опускается ниже 100 А, что ограничивает возможности применения агрегата в мелких сварочных операциях. К недостаткам промышленных преобразователей относят также массивность конструкции и высокий расход энергии.
Особенности универсальных трансформаторов для сварки
Большая часть сварочных работ производится с применением электродов, толщина которых варьируется от 2 до 10 мм. Особенно это касается мастерских, где сварка задействуется для крепления разноформатных металлических элементов. Наилучшим выбором для поддержки таких задач будет универсальный аппарат. В процессе работы сварочный трансформатор такого типа сможет обеспечить возможность качественного проплава с тонкими материалами и выполнить соединения толстых заготовок без завышения мощностей и энергоресурсов. Что еще важно в таких моделях, это разнообразие аксессуаров, набор которых также ориентируется на производство сварки в различных условиях. Как минимум в такие комплекты входят держатели, средства заземления, щетки для снятия шлака и даже приспособления для индивидуальной защиты.
Плюсы трансформаторов
Организовать сварочные работы можно и без трансформатора, но в этом случае будут упущены очевидные преимущества. Главным из них является возможность не просто удобной, но и точной регулировки силы тока, что очень важно для тех, кто регулярно сталкивается с необходимостью соединения металлических деталей. Причем качественный сварочный аппарат-трансформатор имеет высокую стойкость к нагрузкам разного рода, а его КПД составляет около 80%. Также по объемам потребляемой энергии такой помощник оказывает выгоднее, чем большая часть альтернативных решений для выполнения ручной сварки.
Минусы трансформаторов
Как и любое переходное звено в технологическом процессе, сторонний преобразователь тока в сварке имеет немало недостатков. В их числе организационные издержки, нестабильность дуги и высокие требования к квалификации сварщика. Повышается и процент разбрызгиваемого расплава, что также обуславливает необходимость выполнения зачистки в рабочей зоне.
Можно ли сделать трансформатор своими руками?
Задача в принципе решаемая, но важно иметь в виду, что предельное напряжение у самодельных аппаратов составляет не более 50-60 В, а сила тока на максимуме редко превышает 160 А. В самой сборке ничего сложного нет, если мастер имеет представление об азах радиотехники. Основная задача – сделать катушки с двумя обмотками и правильно подобрать магнитопровод. Для катушек желательно использовать медную проволоку с сечением порядка 4-7 мм2. Магнитопровод своими руками для сварочного трансформатора желательно делать по типу сердечника из электротехнической стали – подойдут пластины толщиной 0,4-0,5 мм. Облегчить эту задачу можно взяв готовый сердечник от старого трансформатора. Эта деталь обычно сохраняется в готовом для работы состоянии. Далее остается подключить систему. Первая обмотка как и в случае с общей схемой направляется к сети, а вторая располагается рядом. Далее следует правильно обеспечить изоляцию. В качестве диэлектрика нежелательно применять обмоточную ПВХ-пленку. Лучше всего для этого подойдет лакоткань или стеклоткань.
Заключение
Правильно подобранный по характеристикам трансформатор станет хорошим подспорьем в любом сварочном производстве. Сегодня особенно отечественная техника данного типа сохраняет в себе принципы удобства управления, технико-конструкционной простоты и универсальности. Типичным примером этого является тот же сварочный трансформатор «ТДМ-402», который и стоит недорого по сравнению с зарубежными аналогами – порядка 60 тыс. руб. С учетом рабочих возможностей это вполне приемлемый вариант. Разумеется, на рынке немало и других достойных предложений такого же класса и функционального уровня. При этом в каждом случае надо учитывать, что трансформатор все же требует от исполнителя определенных навыков работы в сварочном производстве. Это требование отличает его от инвертора.
