Для дуговой сварки используют как переменный, так и постоянный сварочный ток. В качестве источника переменного сварочного тока применяют сварочные трансформаторы, а постоянного – сварочные выпрямители и сварочные преобразователи.

Сварочный трансформатор служит для понижения напряжения сети с 220 или 380 В до безопасного, но достаточного для легкого зажигания и устойчивого горения электрической дуги (не более 80 В), а также для регулировки силы сварочного тока.

Трансформатор (рис.10). имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключенная к сети, называется первичной, а обмотка, подключенная к электрододержателю и свариваемому изделию, – вторичной. Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60–65 В; напряжение при ручной сварке обычно не превышает 20 – 30 В.

Рис.10 Сварочный трансформатор

В нижней части сердечника находится первичная обмотка, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно. Вторичная обмотка, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток, соединены параллельно. Вторичная обмотка – подвижная и может перемещаться по сердечнику при помощи винта, с которым она связана, и рукоятки, находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками . При вращении рукоятки по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, магнитный поток рассеяния растет(индуктивное сопротивление увеличивается) и сварочный ток уменьшается. Пределы регулирования сварочного тока – 65 – 460 А. Последовательное соединение катушек первичной и вторичной обмоток позволяет получать малые сварочные токи с пределами регулирования 40 – 180 А. Диапазоны тока переключают выведенной на крышку рукояткой.

Свойства источника питания определяются его внешней характеристикой, представляющей кривую зависимости между током (I) в цепи и напряжением (U) на зажимах источника питания.

Источник питания может иметь внешнюю характеристику:

возрастающую, жесткую, падающую

Источник питания для ручной дуговой сварки имеет падающую вольт – амперную характеристику.

Напряжение холостого хода источника питания – напряжение на выходных клеммах при разомкнутой варочной цепи.

Номинальный сварочный ток и напряжение – ток и напряжение, на которые рассчитан нормально работающий источник.

Источник питания сварочной дуги-сварочный трансформатор обозначается следующим образом: ТДМ – 317

Т – трансформатор

Д – для дуговой сварки

М – механическое регулирование

31 – номинальный ток 310 А

Сварочные трансформаторы по фазности электрического тока подразделяются на однофазные и трехфазные, а по количеству постов - на однопостовые и многопостовые. Однопостовой трансформатор служит для питания сварочным током одного рабочего места и имеет соответствующую внешнюю характеристику.
Многопостовой трансформатор служит для одновременного питания нескольких сварочных дуг (сварочных постов) и имеет жесткую характеристику. Для создания устойчивого горения сварочной дуги и обеспечения падающей внешней характеристики в сварочную цепь дуги включают дроссель. Для дуговой сварки сварочные трансформаторы подразделяются по конструктивным особенностям на две основные группы:
трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием, конструктивно выполненные в виде двух раздельных аппаратов (трансформатор и дроссель) или в едином общем корпусе;
трансформаторы с развитым магнитным рассеянием, конструктивно различающиеся по способу регулирования (с подвижными катушками, с магнитными шунтами, со ступенчатым регулированием).
В СССР нашли применение трансформаторы обеих групп, а за последние годы преимущественно трансформаторы в однокорпусном исполнении с развитым магнитным рассеянием и с магнитными шунтами.
Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием.
Трансформаторы с отдельным дросселем. Жесткая внешняя характеристика такого трансформатора получается за счет незначительного магнитного рассеяния и малого индуктивного сопротивления обмоток трансформатора. Падающие внешние характеристики создаются дросселем, имеющим большое индуктивное сопротивление.
Технические данные трансформаторов СТЭ-24У и СТЭ-34У с дросселями приведены в табл. 23.

Таблица 23

Технические характеристики сварочных трансформаторов

Продолжение табл. 23

Трансформаторы типа СТН со встроенным дросселем. По этой конструктивной схеме выполнены трансформаторы СТН-500 и СТН-500-1 для ручной дуговой сварки и трансформаторы с дистанционным управлением ТСД-500, ТСД-2000-2, ТСД-1000-3 и ТСД-1000-4 для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом. Технические данные указанных трансформаторов приведены в табл. 23.
Схема конструкции трансформатора типа СТН системы академика В. П. Никитина и его внешние статические характеристики показаны на рис. 58. Магнитное рассеяние и индуктивное сопротивление обмоток (1 и 2 ) трансформатора невелики, внешняя характеристика жесткая. Падающая характеристика создается за счет реактивиой обмотки 3 , создающей индуктивное сопротивление. Верхняя часть магнитопровода является одновременно и частью сердечника дросселя.

Величина сварочного тока регулируется перемещением подвижного пакета 4 (винтовым механизмом с помощью рукоятки 5 ). Напряжение холостого хода у этих трансформаторов 60 - 70 в , а номинальное рабочее напряжение U ном = 30 в . Несмотря на объединенный магнитопровод, трансформатор и дроссель работают независимо друг от друга. В электротехническом отношении трансформаторы типа СТН не отличаются от трансформаторов с отдельными дросселями типа стэ.
Для автоматической и полуавтоматической сварки применяют трансформаторы типа ТСД. Общий вид конструкции трансформатора ТСД-1000-3 и его электрическая схема показаны на рис. 59 и 60.

Трансформаторы типа ТСД имеют повышенное напряжение холостого хода (78 - 85 в ), необходимое для стабильного возбуждения и горения сварочной дуги при автоматической сварке под флюсом.
Падающая внешняя характеристика трансформатора создается реактивной обмоткой 4 . Трансформатор типа ТСД имеет специальный электропривод для дистанционного регулирования сварочного тока. Для включения приводного синхронного трехфазного электродвигателя ДП с понижающим червячным редуктором служат два магнитных пускателя ПМБ и ПММ, управляемые кнопками. Перемещение подвижной части пакета магнитопровода ограничивается конечными выключателями ВКБ и ВКМ.
Трансформаторы снабжены фильтрами для подавления радиопомех. Кроме применения для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, трансформаторы ТСД-1000-3 и ТСД-2000-2 применяются в качестве источника питания для термической обработки сварных соединений из легированных и низколегированных сталей.
Трансформаторы с развитым магнитным рассеянием. Трансформаторы типа ТС и ТСК представляют собой передвижные понижающие трансформаторы стержневого типа с повышенной индуктивностью рассеяния. Они предназначены для ручной дуговой сварки и наплавки, могут применяться для сварки под флюсом тонкими проволоками. В трансформаторах типа ТСК параллельно первичной обмотке подключен конденсатор для повышения коэффициента мощности.
Трансформаторы типа ТС, ТСК не имеют подвижных сердечников, склонных к вибрации, поэтому они работают почти бесшумно. Регулирование сварочного тока осуществляется изменением расстояния между подвижной I и неподвижной II катушками (рис. 61, в). При удалении подвижной катушки от неподвижной увеличиваются магнитные потоки рассеяния и индуктивное сопротивление обмоток. Каждому положению подвижной катушки соответствует своя внешняя характеристика. Чем дальше находятся друг от друга катушки, тем большее число магнитных силовых линий будет замыкаться через воздушные пространства, не захватывая второй обмотки, и тем круче будет внешняя характеристика. Напряжение холостого хода в трансформаторах этого типа при сдвинутых катушках на 1,5 - 2 в больше номинального значения (60 - 65 в ).

Конструкция трансформатора ТС-500 и внешние вольт-амперные характеристики показаны на рис. 61,а,б. Технические данные трансформаторов ТС и ТСК приведены в табл. 23.
Трансформаторы с магнитными шунтами типа СТАН, ОСТА и СТШ.
Разработанные Институтом электросварки имени Е. О. Патона сварочные трансформаторы типа СТШ-500 (А-760) имеют высокие эксплуатационные показатели и большой срок службы по сравнению с трансформаторами типа ТС, ТСК, ТД.
Трансформатор СТШ стержневого типа, однофазный, выполнен в однокорпусном исполнении и предназначен для питания электрической сварочной дуги переменным током частотой 50 гц при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов. На рис. 62 показана схема трансформатора СТШ-500.

Магнитопровод (сердечник трансформатора) изготовляется из электротехнической стали Э42 толщиной 0,5 мм . Стальные листы соединяют изолированными шпильками.
Катушки первичной обмотки трансформатора выполнены из изолированного алюминиевого провода прямоугольного сечения, а вторичной - из голой алюминиевой шины, между витками которой прокладывают асбестовые прокладки, предназначенные для изоляции витков от короткого замыкания.
Регулятор тока состоит из двух подвижных магнитных шунтов, расположенных в окне магнитопровода. Вращением винта по часовой стрелке шунты раздвигаются, а против часовой - сдвигаются, происходит плавное регулирование сварочного тока. Чем меньше расстояние между шунтами, тем меньше сварочный ток, и наоборот. Шунты изготовляют из той же электротехнической стали, что и мапштопровод.
Для снижения помех радиоприемным устройствам, возникающих при сварке, применяют емкостный фильтр из двух конденсаторов типа КБГ-И. Конденсаторы смонтированы на стороне высокого напряжения.
В настоящее время создан ряд новых переносных источников питания сварочной дуги переменным током - малогабаритные трансформаторы . Примерами таких трансформаторов являются, например, монтажные трансформаторы ТМ-300-П, ТСП 1 и ТСП-2.
Монтажный трансформатор ТМ-300-П предназначен для питания сварочной дуги при однопостовой дуговой сварке на монтажных, строительных и ремонтных работах. Трансформатор обеспечивает крутопадающую внешнюю характеристику (с отношением тока короткого замыкания к току номинального рабочего режима 1,2 - 1,3) и ступенчатое регулирование сварочного тока, что позволяет выполнять сварку электродами диаметром 3, 4 и 5 мм . Он однокорпусной, имеет малый вес и удобен для транспортирования. Трансформатор ТМ-300-П имеет разделенные обмотки, что позволяет получать значительное индуктивное сопротивление для создания падающих внешних характеристик. Магнитопровод стержневого типа набирается из холоднокатаной текстурированной стали Э310, Э320, Э330 толщиной 0,35 - 0,5 мм . Электрическая схема трансформатора приведена на рис. 63.

Первичная обмотка состоит из двух катушек одинакового размера, полностью размещенных на одном стержне магнитопровода. Вторичная обмотка также состоит из двух катушек, из которых одна - основная - размещается на стержне магнитопровода вместе с первичной обмоткой, а вторая - реактивная - имеет три отпайки и размещается на другом стержне магнитопровода.
Реактивная вторичная обмотка значительно удалена от первичной обмотки и имеет большие потоки рассеяния, определяющие повышенное индуктивное ее сопротивление. Величина сварочного тока регулируется переключением числа витков реактивной обмотки. Такое регулирование тока позволяет увеличить напряжение холостого хода при малых токах, обеспечивая условия для устойчивого горения сварочной дуги.
Первичную обмотку выполняют из медного провода с изоляцией, а вторичную обмотку наматывают шинкой. Обмотки пропитывают кремнийорганическим лаком ФГ-9, что позволяет повышать температуру их нагрева до 200° С. Магнитопровод с обмотками размещается на тележке с двумя колесами. Для сварки в монтажных условиях электродами диаметром 3 и 4 мм применяют облегченный трансформатор ТСП-1. Трансформатор рассчитан на кратковременную работу при коэффициенте загрузки поста менее 0,5 и электродах диаметром до 4 мм . Электрическая схема и внешние характеристики такого трансформатора показаны на рис. 64. Вследствие большого расстояния между первичной обмоткой А и вторичной обмоткой Б образуются значительные потоки магнитного рассеяния. Падение напряжения за счет индуктивного сопротивления обмоток обеспечивает крутопадающие внешние характеристики.

Регулирование сварочного тока ступенчатое, как и у сварочного трансформатора ТМ-300-П.
Для уменьшения веса конструкция трансформатора выполнена из высококачественных материалов - магнитопровод - из холоднокатаной стали, а обмотки - из алюминиевых проводов с теплостойкой стеклянной изоляцией.
Технические данные трансформатора ТСП-1 приведены в табл. 23.
Для сварки в монтажных условиях выпускаются также малогабаритные облегченные сварочные трансформаторы СТШ-250 с плавным регулированием сварочного тока, разработанные Институтом электросварки имени Е. О. Патона, и ТСП-2, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом электросварочного оборудования. Основные технические данные этих трансформаторов приведены в табл. 24.

Таблица 24

Технические характнристики трансформаторов СТШ-250 и ТСП-2

Для выполнения сварочных работ на различной высоте в монтажных условиях создан специальный сварочный трансформатор ТД-304 на салазках, оборудованный дистанционным регулированием сварочного тока непосредственно с рабочего места электросварщика. Основные технические данные такого трансформатора в сравнении с трансформатором ТС-300 приведены в табл. 25.

Таблица 25

Технические характеристики трансформаторов ТД-304 и ТС-300

Можно провести испытание сварочного инвертора на что он способен. Берем самый доступный сварочный инвертор TIG. Приведу пример аппарата на фото там IN 256T/ IN 316T.

Если посмотреть таблицу там указано где находится холостой ход в виде индикации. На таких аппаратах холостой ход запрограммирован компьютером. Когда вы выбираете нужный режим автоматически выставляется холостой ток. Его можно проверить обычным вольтметром именно на концах силовых проводов в включенном состоянии. То есть на держаке и крокодиле. Падение напряжения не должно отклонятся, при зажигании дуги и сварки, более чем на пять вольт.

К примеру ели китайский бюджетник там вы вообще не найдете информации о холостом ходе. Плюс еще Амперы завышены по показателям. На самом деле некоторые даже электроды уони 13/55 не потянут. А все почему? Этим электродом нужен холостой ток 70 вольт при 80 амперах. А такие сварочные аппараты устроены таким образом что при увеличении силы тока возрастает и напряжение. Другими словами при самом большом токе выдадут они вам 90 вольт. Напряжением еще до вторичной обмотки управляет блок, который преобразует высокое напряжение в первичной обмотки. Потом под воздействием электромагнитной силы передается на вторичную обмотку. Напряжение снятое с нее переходит дальше. Если на входе первичной обмотки мало напряжение то и на выходе будет низкое.

Рассмотрим примитивный ВД-306М У3. На малых токах 70-190 А напряжение 95 вольт плюс минус 3 вольта. На больших токах 135-325 А холостой ток 65 вольт плюс минус 3 вольта. При этом он стабилен во всех диапазонах силы тока. Как рукоятку не крути и меняй амперы сколько душе угодно холостой холостой ход не убавится.

Я к чему это веду если сварочный инвертор плохо варит на малых токах у вас причина в блоке управления описанная выше. Как некоторые говорят ставьте дополнительный дроссель или на выходе балластник. Силу тока выкручиваем на полную и регулируем уже на балласте. Лишние амперы возьмет на себя а холостой ход останется не измененным.

Сами ради интереса проверьте свой сварочный аппарат. Киньте щупы от вольтметра на силовые кабеля и попробуйте варить. Увидите как падает напряжение. Сам лично варил в домашней сети инвертором интерскол 250А электродами 3мм УОНИ 13/45 с обратной полярностью. Как только не крутил амперы так толком и не смог их разжечь, зато МР-3 горят будь здоров от первого прикосновения.

Читайте в паспорте при покупке оборудования сколько холостого тока выдает аппарат и на каких токах. Если это не профессиональное оборудование холостой ход вы ни как не отрегулируете. Если не метод описанный выше. На самом корпусе агрегата вы навряд ли найдете такую информацию. Производители обычно ее скрывают громкими названиями и силой тока.

Что такое напряжение холостого хода сварочного инвертора и что от него зависит?

Ответ:

Среди характеристик сварочных инверторов есть несколько важных показателей. Это напряжение питающей электросети (220 или 380 Вольт), диапазон выдаваемого тока (от 10 до 600 Ампер), имеющиеся функции, вес и габариты аппарата, а также напряжение холостого хода.

Эта характеристика показывает нам, с каким напряжением ток выходит на электрод после того, как пройдет все стадии преобразования после электросети. Напомним, что из электросети по питающему кабелю ток поступает на первый преобразователь, оттуда он выходит уже постоянным и идет на фильтр, а затем на второй преобразователь. В итоге мы снова получаем переменный ток с частотой не 50 Гц, а 20-50 кГц. Затем следует понижение входного напряжения с одновременным повышением силы тока. В итоге мы получаем выходное напряжение 55-90 Вольт и силу, которую можно регулировать в заданном для каждой конкретной модели диапазоне.

Вот это выходное напряжение и является напряжением холостого хода. От него зависит два момента:
. Безопасность инструмента для владельца;
. Легкость поджигания сварочной дуги.

Чем выше будет напряжение холостого хода, тем легче будет зажечь сварочную дугу инвертора. Казалось бы, стоит тогда покупать инверторные аппараты с высоким показателем напряжения холостого хода. Но высокое напряжение достаточно опасно для человека в случае соприкосновения, поэтому его далеко не всегда делают высоким. Если же вы все-таки хотите, чтобы зажигать дугу было легко, то стоит выбрать сварочный инвертор с высоким напряжением, но с дополнительно установленной функцией защиты, которая автоматически снижает напряжение до безопасного для человека уровня в том случае, если существует риск для пользователя, а затем возвращает уровень назад.

Если Вы ещё не выбрали сварочный инвертор, то среди бытовых моделей обратите внимание на и , из полупрофессиональных моделей можно порекомендовать и

Исходными данными для такого расчета являются: Р ном - номиналь­ная кратковременная мощность трансформатора, ПВ ном - номинальная продолжительность включения, U 1 - напряжение в сети, питающей ма­шину, Е 2 - э. д. с. вторичной обмотки, а также пределы и число сту­пеней регулирования. Р ном и Е 2 обычно задаются для случая включения трансформатора на предпоследней ступени, что при включении на послед­ней, самой высокой ступени (Е 2 имеет максимальное значение) обеспе­чивает некоторый резерв мощности.

Расчет сварочного трансформатора начинается с определения разме­ров сердечника. Сечение сердечника (в см 2) определяется по формуле

где E 2 - расчетная э. д. с. вторичной обмотки трансформатора в В

f -частота переменного тока (обычно 50 гц)

w 2 - число витков вторичной обмотки (один, реже два);

В - максимальная допустимая индукция в гауссах (гс)

k - коэффициент, учитывающий наличие между тонкими стальными листами, из которых собирается сердечник, изоляции и воз­душных зазоров.

Допустимая индукция В зависит от марки стали. При использова­нии легированной трансформаторной стали в трансформаторах для кон­тактной сварки максимальная индукция обычно лежит в пределах 14000 - 16000 гс.

При хорошем стягивании сердечника из листов толщиной 0,5 мм изолированных лаком, k - 1,08; при бумажной изоляции k может повы­ситься до 1,12.

В броневом трансформаторе, имеющем разветвленную магнитную цепь, расчетное сечение, полученное по формуле, относится к центральному стержню, пропускающему полный магнитный поток. Сечение остальных участков магнитопровода, пропускающих поло­винный поток, уменьшается в 2 раза.

Сечение каждого стержня трансформатора обычно представляет собой прямоугольник с отношением сторон от 1:1 до 1:3.

Число витков первичной обмотки зависит от пределов регулирования вторичного напряжения трансформатора. Это регулирование в большин­стве случаев достигается изменением коэффициента трансформации путем включения большего или меньшего числа витков первичной обмотки. Например, при первичном напряжении 220 в и максималь­ном значении Е 2 = 5 в коэффициент трансформации равен 44 и при одном витке вторичной обмотки первичная обмотка должна иметь 44 витка; при необходимости в понижении Е 2 (в процессе регулирования мощности трансформатора) до 4 в коэффициент трансформации растет до 55, для чего требуется 55 витков первичной обмотки. Обычно пределы регули­рования контактных машин (отношение E 2 max / E 2 min) изменяются от 1,5 до 2 (в отдельных случаях эти пределы еще шире). Чем шире пределы регу­лирования трансформатора (чем меньше E 2 min при неизменном значе­нии Е 2 max), тем больше витков должна иметь его первичная обмотка и тем соответственно больше расход меди для изготовления трансформа­тора. В связи с этим более широкие пределы регулирования применяются в машинах универсального типа (это расширяет возможность их исполь­зования на производстве) и более узкие - в специализированных маши­нах, предназначенных для выполнения какой-либо определенной свароч­ной операции.

Зная величину Е 2 для номинальной ступени и пределы регулирования, легко подсчитать полное число витков первичной обмотки по формуле

При двух витках вторичной обмотки полученное значение w l удваи­вается.

Число ступеней регулирования мощности трансформатора для кон­тактной сварки обычно лежит в пределах 6-8 (иногда оно увеличи­вается до 16 и даже 64). Число витков, включаемых на каждой ступени регулирования, подбирается таким образом, чтобы отношение между э. д. с. для любых двух смежных ступеней было примерно одинаковым.

Сечение провода первичной обмотки рассчитывается по продолжи­тельному току на номинальной ступени I l пр. Предварительно опреде­ляется кратковременный номинальный ток по формуле

Продолжительный ток вычисляют по номинальному значению ПВ%, пользуясь формулой или графиком на фиг, 128. Сечение провода вычисляется по формуле

где j lnp - допустимая продолжительная плотность тока в первичной обмотке. Для медных проводов первичной обмотки с естественным (воз­душным) охлаждением j lnp = 1,4 - 1,8 а/мм 2 . При плотном прилегании первичной обмотки к элементам вторичного витка, имеющим интенсив­ное водяное охлаждение, плотность тока в первичной обмотке может быть существенно повышена (до 2,5 - 3,5 а/мм 2) за счет лучшего их охлаждения. Как указывалось выше, сечение витков первичной обмотки, включаемых только на низких ступенях регулирования (при относительно малом токе), может быть уменьшено по сравнению с сечением витков, пропускающих максимальный ток, при включении на последней ступени. Необходимое сечение вторичного витка определяется продолжительным током I 2пр во вторичной цепи машины. Приближенно I 2пр = n * I 1пр,

где n - коэффициент трансформации на номинальной ступени включения трансформатора. Сечение вторичного витка равно

В зависимости от конструкции и способа охлаждения в медном вто­ричном витке могут быть допущены следующие плотности тока: в не­охлаждаемом гибком витке, набранном из медной фольги,- 2,2 а/мм 2 ; в витке с водяным охлаждением - 3,5 а/мм 2 ; в неохлаждаемом жестком витке- 1,4-1,8 а/мм 2 . С увеличением плотности тока уменьшается вес меди, но растут потери в ней и понижается к. п. д. трансформатора.

Число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора и их сечения (с учетом размещения изоляции) определяют размеры и форму окна в сердечнике трансформатора, в котором должны разме­ститься элементы обмоток. Это окно обычно проектируется с отноше­нием сторон от 1:1,5 до 1:3. Вытянутая форма окна позволяет разместить обмотки, не прибегая к большой высоте катушек, ведущей к увеличению расхода меди в связи с заметным удлинением наружных витков обмотки. Размеры окна и ранее найденные сечения стержней сердечника полностью опре­деляют форму последнего.

Следующим этапом в расчете трансформатора является определение его тока холостого хода. Для этого предварительно подсчитывается вес сердечника и определяются активные потери энергии в нем Р ж. Далее активная составляющая тока холостого хода вычисляется по формуле

А его реактивная составляющая (намагничивающий ток) - по фор­муле . Суммарный ток холостого хода определяется как длина гипотенузы в прямоугольном треугольнике