Устройство и принцип работы сварочного автомата
Электродуговая сварка широко применяется на предприятиях. Распространена она и в быту. Высокая температура в месте соединения металлических деталей образуется благодаря электрической энергии. Сварочная дуга устанавливается между электродом и свариваемыми элементами. Необходимые характеристики электрического тока получают при помощи сварочного аппарата. Его основой является понижающий трансформатор.
Принцип работы
Сердце трансформатора — наборная замкнутая рамка из ферромагнитных материалов. Она состоит из подобных ей металлических изолированных листовых рамок. Сборочная единица даже называется сердечником. Но это скорее потому, что вокруг нее намотаны первичная и вторичная обмотки. Первичная катушка выполняется из изолированного проводника. Провод вторичное — неизолированный. Разница в количестве витков обеспечивает изменение напряжения (U). На первичную обмотку (с числом витков N1) подается переменное напряжение, и возникает направленная ЭДС. По сердечнику движется магнитный поток. Он проходит внутри вторичной обмотки с меньшим количеством витков N2. Отношение N2/N1 называется коэффициентом преобразования напряжения K.
Для сварочных агрегатов U всегда понижают, поэтому K — больше единицы. Зато сила тока (I) при этом увеличивается.
Если к выводам вторичной обмотки прикрепить токопроводящие детали, например стальные гвозди, и соединить их, температура в месте контакта возрастет настолько, что стержни сварятся между собой.
Принципиально так и осуществляется электросварка. К одному выходу подключают свариваемую деталь, на другом проводе установлен держатель со сварочным электродом. При контакте образуется электродуга, металл расплавляется, и детали объединяются в монолитную конструкцию.
В это время устройство работает с нагрузкой. При пропадании электродуги он переходит на холостой ход — режим ожидания. При этом на выходах остается напряжение — U холостого хода. Оно значительно ниже рабочего, и величина его ограничена условиями безопасности.
Схемы и модификации
Конструкторы неустанно совершенствуют сварочные аппараты, создают и новые виды устройств. Они по-разному практически реализуют заложенный в конструкции принцип трансформации. В классическую схему добавляют конденсаторы, используют тиристорное фазорегулирование и другие устройства.
Параметр необходимо регулировать, в соответствии с характеристиками деталей и электродов. Так, слишком сильный ток прожигает тонкую сталь, а слабый не прогревает массивную плиту. Как уже понятно, I регулируют изменением N 2. Но это не единственный способ. Так, уменьшение зазора между пластинами увеличивает параметр, а при раздвижении пластин его значение падает. Регулировку проводят, изменяя расстояние между обмотками. Приведем пример такой конструкции: На двух параллельных сторонах сердечника размещаются две первичные обмотки (по одной на каждой стороне). Они неподвижны, а между собой соединены последовательно, и работают как одна. Вторичные передвигаются по тем же сторонам рамки при помощи регулировочного винта. При сближении компонентов сила тока возрастает, при расхождении — уменьшается.
Обмотки подключают не только последовательно, но и параллельно. Причем обе схемы реализуют в одном приборе. Последовательное подключение используется для малых токов, а параллельное — в более высоком диапазоне.
Эффективность работы обеспечиваются, в том числе охлаждением. Корпуса приборов оборудованы прорезями. Охлаждение бывает естественным, принудительным воздушным и жидкостным.
Устройства обеспечивают высокий КПД, меньшие тепловые потери. Это позволяет сэкономить и на конструкции системы охлаждения. Габариты прибора уменьшаются.
В схему сварочного аппарата включены также автоматы ограничения напряжения. Они ограничивают U холостого хода. Безопасной величиной считается U х/х — 48 - 70 в. Агрегаты в обязательном порядке оборудованы заземлением. Оно отводит напряжение, возникшее например при неисправности изоляции, на корпусе прибора.
Дополнительного сопротивления в цепи вторичной обмотки позволяет настраивать аппарат в более широком диапазоне. Оно применяется на агрегатах, рассчитанных на большую нагрузку, а также для сварки очень тонких листов.
Для обеспечения постоянного тока, в схему прибора включают выпрямители.
Классификация по признакам
Диапазон велик, но граничной величиной между бытовым и промышленным применением считается мощность 10 кВа.
Бытовым приборам достаточно и 300 - 400 A. Для сварки толстого металла на производствах применяются устройства до 1000 А. Нижний предел, составляет, примерно 50 А.
Для применения в гараже, или на дачном участке, конечно достаточно одного поста. Агрегат на несколько рабочих мест — промышленный вариант.
Существуют:
- Однофазные;
- двухфазные (встречаются редко);
- трехфазные.
- 220 в. — характерно для бытовых однофазных аппаратов;
- 380 в. — промышленное исполнение. Большая мощность, толстый металл, словом большая нагрузка.
- Импульсные;
- непрерывные.
Особенности эксплуатации
Как электрическое оборудование, сварочный аппарат требует строгого соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности. Руководящим документом для этого является заводская документация к конкретной модели. Самым важным положением можно назвать: «Без изучения паспорта аппарат не включать!»
В общем случае, прежде чем приступить к работе необходимо:
- Произвести осмотр оборудования;
- проверить (обеспечить):
- надежное заземление;
- целостность изоляции;
- исправность всех электрических соединений, крепежных компонентов и т. д.
- очистить агрегат от грязи, пыли. На производстве процедура проводится каждую смену;
- не реже одного раза в 3 месяца нужно проводить техническое обслуживание;
- напряжение холостого хода не должно превышать допустимое. Иногда оно бывает более 48-70 в. Уточнять нужно в каждом конкретном случае;
- сила тока, напряжение дуги, величина индуктивного сопротивления — все это настраивается заранее. При выборе настроек следует пользоваться инструкциями производителя. В них обязательно учитываются материал и размеры деталей, марки электродов;
- при работе в помещениях аппаратуру располагают в отдельном помещении, но на расстоянии не более 40 м. от места проведения работ.
Не допускается:
- Попадание воды на оборудование;
- эксплуатация при повышенной влажности;
- перегрев. Необходимо, в соответствии с рекомендациями изготовителя, следить за тепловым состоянием прибора, периодически приостанавливать работу.
Сварочный аппарат на основе понижающего трансформатора — классическая система. Несмотря на появление совершенных современных устройств, обладающих бесспорными преимуществами, она по-прежнему популярна. Сварочный трансформатор ценят за:
- Надежность;
- высокое качества шва;
- неприхотливость;
- простоту устройства;
- КПД 70-90 %;
- легкость ремонта. Заменить вышедшие из строя детали можно даже без специальной подготовки;
- эти аппараты (и их запчасти) гораздо дешевле наполненных электроникой приборов.
Приведем два примера хороших сварочных трансформаторов.
ТДМ 403У2
Аппарат пригоден для сварки, резки, наплавки, с применением покрытых электродов диаметром от 2 до 5 мм. Он готов к работе от - 45C до + 45C и при влажности до 80%. Диапазон силы тока — от 70 до 400А. Однофазный агрегат имеет модификации на 220 и 380 в. ТДМ 403У2 имеет плавную механическую регулировку, и потребляет мощность не более 28.6 кВа.
«Циклон» ТИКС-2000
Это более специализированная модель предназначена для сварки тонкого металла. С помощью угольного электрода им можно прогревать металл перед рихтовкой. Применение устройства ограничено температурой от -10C до +45C. Диаметр электродов до 3 мм. А цифра 2000 в маркировке обозначает силу номинального тока — 2000 А.
Так что не стоит думать, что все трансформаторы на один манер. Классическая схема представлена множеством модификаций — выбирайте.
