Чем отличается сварка переменным и постоянным током. Оборудование для сварки: чем полезен постоянный ток? Сварочные аппараты инверторного типа постоянного тока

Сварочный аппарат – одно из самых востребованных оборудований в мире. Сварные работы проводятся повсеместно и в очень большом масштабе.

Конечно же, существует большое множество разновидностей данных устройств, различающихся по принципу работы, габаритам, выдаваемым амперажом и прочими техническими характеристиками. Существует также оборудование, работающее на переменном и постоянном токе.

Сварочный аппарат постоянного тока наиболее распространён, т.к. поддерживает 2 режима работы – сварка прямой (на электроде минус, а на детали плюс) и обратной (наоборот, на электроде плюс, на детали минус) полярности. Очень часто требуется менять режимы работы, т.к. одни металлы хорошо схватываются на прямой, а другие на обратной полярности.

Выбор того или иного аппарата тесно связан с тем, каких целей придерживается сам сварщик:

Какой металл будет свариваться (тип и толщина);
Какой ток (его напряжение и сила) присутствует на месте проведения работ;
Какое время должен будет работать сварочный аппарат без отдыха;
И прочие ситуации.

Сварочные аппараты, используемые в промышленности, на производстве, на строительстве и т.д. отличаются от тех, что применяются в домашних условиях. Основным отличием между ними является мощность и, соответственно, стоимость.

Сегодня на рынке большим успехом пользуются, так называемые, инверторы – аппараты электродуговой сварки. Они отлично подходят для проведения практически любых сварочных работ, любой сложности и объёмов. Их также чаще всего используют в быту по двум простым причинам – они имеют небольшие габариты и невысокую стоимость. Кроме того, инверторы легки в обращении и хорошо поддаются ремонту. А электронщик, даже с базовым набором знаний, способен создать самодельный сварочный аппарат постоянного тока из многочисленных схем, доступных в сети.

Рассмотрим вышеназванные критерии выбора инверторов более подробно.

Некоторые факты об инверторах и какой выбрать для дома

Начнём со свариваемого металла. К примеру, на производстве или в строительстве, часто требуется сварка толстых металлических деталей либо металлов с низким коэффициентом свариваемости (способность металлов поддаваться сварке). В таких ситуациях не обойтись без мощного сварочного аппарата с амперажом на выходе порядка 300-500 А или более. Однако в быту очень редко встречаются металлические листы или детали толщиной более 5мм. А для их сваривания вполне подойдёт инвертор с силой тока от 160 А.

Напряжения, которым оснащён дом, гараж и т.д., зачастую не хватает для нормального функционирования высокомощных сварочных аппаратов, т.к. им требуется 380 В (3 фазы). Перед покупкой того или иного инвертора необходимо замерить напряжение в том месте, где будут проводиться сварочные работы. Очень часто случается такое, что владелец проверяет товар перед покупкой в магазине на работоспособность, а приехав домой оказывается, что он не работает. Всё дело в нехватке напряжения. Поэтому нужно покупать инвертор с такими техническими характеристикам, которые подойдут для его нормальной работы в домашних условиях.

Инвертор – это чаще всего сварочный аппарат постоянного тока, особенно если его будут использовать в домашних условиях. Для того, чтобы на выходе получить постоянное напряжение, используются специальные высоковольтные преобразователи. Именно они во время своей работы очень сильно нагреваются, что требует использования качественного охлаждения. В более дешёвых моделях в инверторах используются металлические (алюминиевые или медные) теплоотводы – радиаторы. В более дорогих моделях применяется воздушное, либо водяное охлаждение, благодаря которому аппараты способны работать очень длительное время без выключения. Однако для бытовых целей вполне подойдут инверторы с радиаторным охлаждением электронных элементов.

Постоянного и переменного тока своими руками не отнимет много времени и сил.

Главное условие его создания – четкое представление о том, какие именно сварочные работы оно должно выполнять и инструкция.

Чтобы проводить сварку, необходимо устройство, которое работает от переменного и постоянного тока.

Аппаратом тока сваривают тонкие металлические листы. Этот метод сваривания не требует применения определенного вида электрода, а электродная проволока может быть и без керамической обмазки.

Схема сварочного аппарата состоит из 5 частей. Цепочка тока проходит через сварочный аппарат, сначала попадая в трансформатор.

Оттуда ток поступает в выпрямитель, диоды которого преобразуют переменный ток в постоянный, и дроссель. Последние элементы протекания тока – держак и электрод.

Присоединение держака электрода к выпрямителю осуществляется с помощью дросселя. Так сглаживается пульс напряжения.

Дроссель – это катушка с проводами из меди, наматываемая на сердечник. А выпрямитель – это деталь аппарата, соединенная с трансформатором через вторичную обмотку.

К сети подключается трансформатор — главная деталь аппарата. Его можно либо специально приобрести, либо воспользоваться ранее уже эксплуатируемым, но годным трансформатором.

Он по закону Ома преобразовывает напряжение переменного тока.

Так показатель напряжения, вырабатываемого на вторичной обмотке, понижается, но при этом в 10 раз увеличивается сила тока. Сваривание происходит при силе тока в 40 ампер.

Электрическая цепь замыкается в тот момент, как появляется дуга между электродом и свариваемыми кусками металла.

Дуга должна гореть стабильно, тогда сварной шов будет выполнен качественно. В установлении нужного характера горения поможет регулятор мощности электрической энергии.

Самая элементарная схема агрегата

Лучше, если электрическая схема агрегата будет самой элементарной.

Простой в сборке аппарат, собранный своими руками, надо подключать к сети с напряжением переменного тока в 220 Вольт.

Напряжение 380 Вольт требует более сложной конструкции сварочного аппарата.

Самая простая схема – это схема для импульсного способа сварки, который придуман радиолюбителями. Такая сварка применяется, чтобы прикрепить провода к плате из металла.

Чтобы соорудить данное приспособление своими руками, не нужно делать ничего сложного, потребуется только пара проводов и дроссель. Дроссель можно вынуть из люминесцентной лампы.

Регулятор силы тока вполне можно заменить плавкой вставкой. Проводами лучше запастись в большом количестве.

Чтобы подключить электрод к плате, берется дроссель. Электродом может послужить зажим типа «крокодил». Готовый агрегат нужно подсоединить к сети, воткнув в розетку вилку.

Зажимом, связанным с проводом, нужно быстро коснуться свариваемого участка на плате.

Так появляется сварочная дуга. Во время ее возникновения существует опасность, что сгорят предохранители, расположенные в электрощите.

От этой опасности предохранители оберегает плавкая вставка, сгорающая быстрее.

В итоге провод остается по-прежнему приваренным к своему месту.

Такое устройство постоянного тока – это и есть самый простой сварочный аппарат. С держаком электрода он соединяется проводами.

Но работать с ним представляется возможным только в домашних условиях, так как данная схема лишена важных деталей – выпрямителя и регулятора тока.

Комплектация агрегата для сварки

В сравнении с традиционными аппаратами трехфазный агрегат инверторного типа компактен, удобен в применении, надежен. Только один нюанс заставляет задуматься во время покупки – немаленькая цена.

Даже поверхностные подсчеты подсказывают, что смастерить сварочный аппарат своими руками выйдет дешевле.

Если подойти к выбору нужных элементов со всей серьезностью, то самодельный инструмент для сварки прослужит длительный период времени.

Вообще схема сварочного аппарата состоит из трех блоков: блока выпрямителя, блока питания и блока инвертора.

Самодельный аппарат постоянного и переменного тока можно укомплектовать так, что он может быть легким на вес и иметь небольшой размер.

Самодельный сварочный аппарат легко сооружают своими руками, пользуясь доступными всем предметами.

Все нужные для создания сварочного агрегата детали есть в электрической технике или в приборах, где некоторые элементы отказали в работе.

Можно соорудить простой регулятор тока из части нагревательной спирали, используемой в электрической плите.

Если какие-то необходимые детали вообще не получилось найти, то ничего страшного – их можно сделать своими руками.

Кусок медной проволоки может послужить материалом для создания такого важного элемента сварочного агрегата постоянного и переменного тока, как дроссель.

Конкретно для его сборки понадобится магнитопровод, который имеет старый пускатель. Еще нужны 2-3 провода из меди с сечением 0,9 — и вы сможете получить дроссель.

Трансформатором для агрегата сварки может стать автотрансформатор или та же деталь, изъятая из старой микроволновой печи.

Доставая из нее необходимый элемент, нужно быть аккуратнее, чтобы не испортить первичную обмотку.

А вторичную так и так придется переделать, количество новых витков зависит от того, какой мощности конструируется агрегат.

Выпрямитель собирают на плате, выполненной либо из гетинакса, либо из текстолита.

Диоды для выпрямителя должны соответствовать выбранной мощности агрегата. Чтобы они охлаждались, используют радиатор из сплава алюминия.

Последовательная сборка всех деталей

Все элементы агрегата для сварки должны располагаться на базе из металла или текстолита строго на своих местах.

По правилам выпрямитель граничит с трансформатором, а дроссель находится на одной плате с выпрямителем.

Регулятор силы тока устанавливают на панель управления. Сам каркас для конструкции агрегата создается из листов алюминия, для этого подойдет и сталь.

Также можно воспользоваться уже готовым корпусом, который до этого защищал содержимое системного блока компьютера или осциллографа. Главное, он должен быть прочным и твердым.

На большом расстоянии от трансформатора размещают плату с тиристорами. Так же не близко к трансформатору устанавливают выпрямитель.

Причина такого расположения – сильное нагревание трансформатора и дросселя.

Тепло от дросселя отводят тиристоры, устанавливаемые на радиаторах из алюминия. Они сводят на нет даже тепловые волны, исходящие от проводов.

К наружной панели прикрепляют держак электрода, а к задней – провод с вилкой для подключения агрегата к бытовой сети.

Как собрать своими руками агрегат для сварки, демонстрирует видео в нашей статье.

Ни в коем случае нельзя фиксировать элементы агрегата вплотную друг к другу, так они должны подвергаться обдуву.

На сторонах каркаса необходимо проделать дырочки, откуда будет поступать воздух. Это нужно и для установки системы охлаждения.

Если агрегат для сварки постоянно находится на одном и том же месте, то с ним вряд ли что-то случится.

Долгое время сможет работать регулятор тока, если точнее, его ручка, зафиксированная на наружной стенке.

Но переносные мини инверторы, которые берут на выездные работы, могут подвергаться механическим ударам. В основном, от этого страдает корпус изделия, но существует риск отпадения дросселя.

Изделие собрано – пора проверить, как оно функционирует. При тестировании работы агрегата для сварки нельзя пользоваться временными проводами.

Проверять изделие нужно уже со штатными контактными кабелями.

Во время самого первого подключения к сети смотрят на регулятор силы тока. Важно проследить, не осталось ли незафиксированных деталей.

Если агрегат исправен и лишен дефектов, то можно приступать к сварке на различных режимах.

Что представляет собой сварка переменным током? Сварочные работы – это особый вид работ с металлом, который предназначен для скрепления металлических конструкций. В настоящее время по роду тока сварка бывает с применением постоянного и переменного электрического тока. Рассмотрим более подробно сварку с помощью подачи переменного электрического тока.

Первым и, пожалуй, самым основным преимуществом сварки переменным током является получение качественного сварного шва. От качества сварного шва зависит прочность всей конструкции, ну а сам эффект прочности достигается благодаря тому, что дуга не имеет никаких отклонений от изначальной оси, а это, в свою очередь, является залогом сверхкачественного и сверхнадежного сварного шва.

Вторым же преимуществом является то, что можно использовать менее дорогостоящее оборудование. Об аппаратах, вырабатывающих переменный электрический ток, речь пойдет чуть ниже.

Оборудование, выдающее переменный электрический ток

Все оборудование, предназначенное для сварки переменным током, можно разделить на следующие категории:

Оборудование, которое предназначено для полуавтоматической сварки. Данный процесс осуществляется с помощью особой электродной проволоки, в средах защитного (MAG) и инертного (MIG) газов.
Оборудование, предназначенное для осуществления РДС электрическим переменным током. Осуществляется с помощью особых штучных электродов, с особым покрытием.
Оборудование, с помощью которого можно осуществлять ручную аргоновую сварку. Данный метод осуществляется с помощью неплавящихся электродов, изготовленных из вольфрама.

Кроме того, необходимо добавить, что эти аппараты имеют свои собственные аббревиатуры и позволяют выполнять сварку постоянным или же переменным током. Дуговая сварка штучными электродами обозначается как ММА, а аргоновая – TIG.

Кроме того, методы сварки подразделяются на следующие виды:

MMA-AC/MMA-DC (РДС штучными электродами);
TIG -AC /TIG-DC (неплавящимися электродами).

Рассмотрим основные плюсы и минусы, которые присущи TIG. Вне зависимости от типа подачи тока, данный вид сварки имеет следующие преимущества:

высочайшее качество сварного шва;
возможность «варить» металлические объекты, обладающие большой площадью сечения;
отсутствие брызг.

Вполне естественно то, что там, где есть преимущества, есть и недостатки. А недостатки вышеназванного метода следующие:

Сварщику нужно иметь высокую квалификацию, а также обладать особым профессионализмом.
Постоянно надо с собой таскать баллон с газом.
Очень низкая скорость выполнения сварочных работ.

Теперь следует сказать пару слов о методе MMA. Его преимуществами является:

более экономичное использование;
отсутствие необходимости в наличии баллона с газом.

очень низкую производительность работы;
необходимость снимать шлак с готового изделия.

Вернуться к оглавлению

Применяемые электроды

Электроды, предназначенные для сварки переменным током, применяются в данной отрасли уже довольно-таки давно, когда сварка постоянным током была очень дорога. Поэтому приходилось искать компромиссные варианты, пусть и уменьшая качество конечного результата.

Такая ситуация возникла в большей степени из-за того, что выпрямительные элементы, которые были рассчитаны на большие сварочные токи, до недавнего времени представляли собой громоздкие, дорогие и неэффективные агрегаты. Ситуация изменилась в лучшую сторону относительно недавно. Это стало возможным благодаря тому, что появились малогабаритные, высокоэффективные полупроводниковые выпрямители последнего поколения. Ну после того, как были изобретены инверторы, РДС стала доступна широкому кругу пользователей. Ниже будут приведены основные марки электродов, которые позволяют производить инверторную сварку.

Наиболее популярными электродами, которыми варят на переменном электрическом токе, являются такие, как AHO, O3C и MP.

Данные виды отличаются не только по виду покрытия, но и также по химическому составу. Например, электроды, имеющие маркировки МР-3 и АНО-6, имеют особое рутиловое покрытие, оно является основным и ильменитовым соответственно. Ну а все прочие, марок МР-3С, ОЗС-12, ОЗС-6, ОЗС-4,АНО-6, АНО-4, АНО-21, имеют обыкновенное рутиловое покрытие. Необходимо отметить то, что эти электроды применяются для сварки углеродистых, малоуглеродистых и низколегированных сталей. Одной из главных особенностей данных электродов является то, что они прекрасно подходят и для сварки с помощью подачи постоянного электрического тока.

Почти весь прошлый век сварочные работы производились на переменном токе, если не использовалась газосварка. Это было связано с тем, что более простого и недорогого сварочного оборудования не было в промышленности и строительстве.

Сварочный аппарат переменного тока представлял собой мощный понижающий трансформатор с регулятором тока в виде подвижной вторичной обмотки или дополнительных отводов в ней же. Это были надежные, простые устройства, при этом очень тяжелые и габаритные. Но благодаря развитию полупроводниковой техники появилась возможность создать сварочный аппарат постоянного тока, который по потребительским свойствам лучше своего «переменчивого» собрата.

Применение постоянного тока позволяет получать шов лучшего качества благодаря тому, что электрическая дуга стабильна. Нет переходов через ноль, как у аппарата переменного тока, поэтому нет брызг.

Возможность использования прямой и обратной полярности позволяет варить нержавеющую сталь, цветные металлы, то есть электродуговая сварка постоянным током имеет более широкий диапазон применения при прочих равных условиях. При использовании инверторов сварочный аппарат получается значительно меньше по габаритам и весу.

Недостатками являются относительно высокая стоимость (по сравнению с аппаратами переменного тока) и чувствительность к пыли. Приходится часто чистить внутренние блоки.

Приборы на трансформаторах

Первые модели аппаратов для сварки постоянкой были развитием приборов переменного тока. Дополнительно к сварочному трансформатору на выходе вторичной обмотки монтировали диодный выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, затем подключали мощные конденсаторы для уменьшения пульсаций и дроссель для получения более стабильной дуги.

От однофазной или трехфазной сети переменное напряжение поступало на первичную обмотку понижающего трансформатора. На выходе вторичной получалось напряжение порядка 70 В на холостом ходу, дальше поступало на выпрямитель и сварочный электрод.

При замыкании электрода на массу и последующем отрыве на небольшое расстояние (примерно 5 мм) возникала электрическая дуга. Сварщику оставалось вести электрод вдоль будущего шва со скоростью необходимой для образования сварочной ванны.

Инверторы

По дрогу принципу работают сварочные инверторы, которые тоже относятся к аппаратам постоянного тока. Преобразования в них происходят несколько по-другому.

Входное сетевое напряжение 220 В сразу преобразуется выпрямителем в постоянный ток. С помощью фильтра низких частот пульсации сглаживаются, и ток, в качестве питающего, поступает на задающий генератор, силовые биполярные или полевые транзисторы.

Генератор вырабатывает сигнал частотой от 40 до 80 кГц. Изменение частоты переменным резистором, выведенным на лицевую панель, позволяет регулировать силу сварочного тока. Эта частота поступает на управляющие входы силовых транзисторов, на выходе в результате получается импульсный ток той же частоты.

Для дальнейшего преобразования он пропускается через конденсаторы, чтобы получился высокочастотный переменный ток. Затем он подается на понижающий трансформатор.

С вторичной обмотки снимается пониженное напряжение высокой частоты. Благодаря этому не требуются такие громоздкие преобразователи (понижающие трансформаторы низкой частоты). в таком случае получается компактным и эргономичным.

Получившийся высокочастотный ток вновь выпрямляется диодным мостом и превращается в постоянный. Для уменьшения пульсаций устанавливаются батареи конденсаторов, а для мягкости дуги – дроссель. Благодаря электронной схеме управления силой сварочного тока и напряжения, отсутствуют проседания мощности и нестабильность дуги.

Сварочный ток не зависит от изменения сетевого напряжения. Шов получается качественным. Сварщику гораздо легче работать таким сварочным аппаратом. Единственно, при пользовании электросваркой необходимо соблюдать требования к присадочной проволоке .

Электроды для сварки нужно использовать те, которые рекомендуются для данного вида металла. Диаметр необходимо выбирать исходя из толщины свариваемого материала.

Какие электроды использовать

Подбирая электроды для сваривания деталей постоянным током, в первую очередь необходимо убедиться в наличии сертификатов соответствия.

Они должны быть подтверждены соответствующими организациями типа «Центра стандартизации и метрологии» с соответствующими лицензиями. Дальше нужно выбирать электроды с учетом мощности сварочного аппарата, толщиной свариваемых деталей и вида металла. Среди многочисленных марок можно выделить такие:

для сварки постоянным током низкоуглеродистых и низколегированных сталей подойдут электроды УОНИ13/45. Ими хорошо варить сосуды, работающие под давлением, толстостенные детали, а также заваривать дефекты литья;
электродами УОНИ 13/55 также варят низкоуглеродистые и низколегированные стали. Используют при и стальных конструкций;
электродами ОЗС-12 ГОСТ 9467-75 варят ответственные конструкции из низкоуглеродистой стали. Сваривание производится во всех положениях, кроме вертикального шва;
ОЗС- 4 можно варить по окисленной поверхности с теми же сталями.

Перечисленные выше марки наиболее универсальные и простые в использовании. Их можно быстро зажечь и обеспечить стабильную дугу, поддерживаемую постоянным током.

Для средне и высоколегированных сталей применяются специальные электроды. Они имеют состав близкий к марке свариваемой стали.

Перед применением электродов необходимо убедиться, что они сухие, без сколов обмазки. Правильный подбор марки и диаметра, силы сварного тока обеспечит получение качественного сварного шва. Все необходимые данные имеются в инструкции по эксплуатации на сварочный аппарат и паспорте на электроды.

Самостоятельное изготовление

Сварочный аппарат постоянного тока имеет смысл делать своими руками, если есть запас полупроводниковых приборов подходящих по номиналам. При использовании трансформаторной традиционной схемы преобразования тока все будет достаточно дешево.

Если решили собирать инверторный аппарат, то покупка силовых транзисторов выйдет в копеечку, проще купить готовый инвертор.

Выпрямитель

Постоянный сварочный ток в самодельных аппаратах обычно рассчитывают на 160-200 ампер. Для этого оптимальными будут выпрямительные диоды В200 соединенные по мостовой схеме.

Нужно только учесть, что корпус от внутренностей у диода не изолирован, то есть при подаче напряжения на выводы, корпус тоже окажется под напряжением.

Так как они сильно греются при работе, то их устанавливают на радиаторы. Они должны быть изолированы друг от друга, корпуса сварочного оборудования и других элементов схемы.

Если в распоряжении имеются диодные мостовые сборки, то это еще лучше, поскольку схему будет проще собирать. У них прямой ток порядка 35-50 А. Если требуется мост помощнее, то сборки можно спаривать, ставить параллельно.

Надежность такого соединения меньше, чем у одиночного диода из-за разброса параметров, но если установить с запасом, то все будет замечательно. Корпуса у них не под напряжением, поэтому можно устанавливать на один радиатор.

Другие компоненты

Самодельный сварочный аппарат постоянного тока трансформаторного типа состоит из понижающего трансформатора мощностью от 7 кВт и выше, выпрямительного моста на диодах типа В200, ВЛ200 или нескольких мостовых диодных сборок, набора электролитических конденсаторов общей мощностью 30000 мкФ и дросселя. Для охлаждения диодов применяются алюминиевые радиаторы и вентилятор.

Все контакты рекомендуется делать пайкой для уменьшения переходных сопротивлений в местах соединений. Сварочный трансформатор будет иметь различные габариты в зависимости от мощности и используемой частоты преобразования. Это необходимо учесть при конструировании корпуса или его подборе.

Сварочные кабели должны подсоединяться к устройству через болтовое соединение. В таком варианте исполнения практически отсутствуют регулировки сварки постоянным током.

Если в наличии имеется сварочный аппарат переменного тока, то добавив выпрямительную схему можно получить устройство постоянного тока, но уже с регулировками по переменному напряжению, что тоже хорошо.

Изготовление сварочного аппарата инверторного типа под силу людям, разбирающимся в электронике. Здесь нет такого большого разброса по параметрам, как в трансформаторном аппарате.

Схемы достаточно сложные для начинающего радиолюбителя, но при соблюдении всех правил пайки микросхем и полупроводниковых приборов, особенно полевых транзисторов, можно сделать аппарат требуемых параметров.

В разделе Добро пожаловать на вопрос сварочные аппараты переменного и постоянного тока, в чем разница? заданный автором Евгений Савчук лучший ответ это разная дуга - разные электроды.. .Устройство сварочных трансформаторов: под корпусом находится сердечник - замкнутый магнитопровод, первичная и вторичная обмотка. Проходя через первичную обмотку, ток намагничивает сердечник. Магнитный поток на вторичной обмотке индуцирует переменный ток. Напряжение полученного переменного тока зависит от количества витков на вторичной обмотке. Чем больше вторичная обмотка, тем выше напряжение. Результат работы - переменный сварочный ток; сварочный трансформатор постоянного тока включает в свою конструкцию выпрямитель.Сварка на постоянном токе обеспечивает получение сварного соединения более высокого качества по сравнению со сваркой на переменном токе. Из-за отсутствия нулевых значений тока повышается стабильность горения дуги, увеличивается глубина проплавления, снижается разбрызгивание, улучшается защита дуги, повышаются прочностные характеристики металла сварного шва, снижается количество дефектов шва, а пониженное разбрызгивание улучшает использование присадочного материала и упрощает операции зачистки сварного соединения от шлака и застывших брызг металла. Всё это привело к тому, что для сварки качественных швов ответственных соединений больше применяют сварку на постоянном токе.

2oa.ru

Чем отличается сварочный аппарат от инвертора?

При необходимости самостоятельного проведения сварочных работ возникает вопрос: какого типа сварочный аппарат приобрести. Сварка - это создание неразъёмных соединений между свариваемыми частями на уровне атомов. Сварное соединение является одним из самых прочных и поэтому применяется довольно часто.

При электросварке нагрев и плавление металла происходит за счёт образования электрической дуги между торцевой частью электрода и свариваемой поверхностью. Источники образования и поддержания дуги делятся на несколько типов:

Трансформаторные.
Инверторные.
Выпрямители.
Сварочные агрегаты на основе двигателя внутреннего сгорания.

Рассмотрим два типа, нашедших наиболее широкое применение: сварочный аппарат на основе трансформатора и инверторный источник электрической дуги.

Это самый простой из сварочных аппаратов, использующий переменный ток сети. Работает за счёт трансформатора, который регулирует напряжение сети до сварочного. Трансформаторные или индукционные сварочные аппараты имеют деление по следующим признакам:

Мощность (чем больше сила сварочного тока, тем более толстый металл возможно обрабатывать).
Количество постов, то есть рабочих мест (сколько человек одновременно могут работать).
Напряжение (однофазная или трёхфазная сеть).

Преимуществом его является более простая и надёжная конструкция, невысокая стоимость, высокая ремонтопригодность.

Трансформаторный сварочный аппарат

К недостаткам относят зависимость дуги от скачков напряжения сети, большой вес и габаритные размеры, сильный нагрев во время проведения работ.

Что такое инвертор?

Инверторный сварочный аппарат или просто инвертор - один из источников энергии для электродуговой сварки, в основе которого лежит использование тока высокой частоты. Его работа осуществляется за счёт силовой электроники и небольшого трансформатора.

Инверторный сварочный аппарат

Достоинствами его признано низкое энергопотребление, компактность, небольшой вес и размеры, достаточно высокое качество шва.

К отрицательным сторонам инвертора можно отнести относительно высокую стоимость, боязнь влаги, пыли и низких температур (характерно для бюджетных моделей), чувствительность к скачкам напряжения, дорогостоящий ремонт.

Что общего у инвертора и трансформаторного сварочного аппарата

Сходство этих аппаратов в их назначении - образование и поддержание электрической дуги. Но есть ещё некоторые моменты, которые их объединяют:

Рассматриваемые аппараты объединяет наличие трансформатора, но разного размера. За счёт предварительного получения тока высокой частоты, в инверторах нет необходимости в использовании больших трансформаторов. Для получения тока 160 А нужен трансформатор весом 0,25 кг. Для получения такого же тока в индуктивных аппаратов необходим трансформатор весом 18-20 кг.
Возможность плавной регулировки тока. Трансформаторные аппараты имеют такую возможность благодаря изменению величины воздушного зазора в магнитопроводе.
Питание аппаратов осуществляется от бытовой (220В) или промышленной (380В) сети.
У большинства сварочных аппаратов есть защита от короткого замыкания.

Чем отличаются инверторный и трансформаторный источник электрической дуги

Габариты и вес сварочного аппарата трансформаторного типа больше, чем у инвертора. Промышленные образцы могут весить более ста килограммов.
Принцип действия. В инверторе переменный ток сети преобразуется первичным выпрямителем в постоянный, затем снова в переменный ток высокой частоты и далее снова происходит изменение на постоянный на вторичном выпрямителе. У сварочных аппаратов трансформаторного типа сила тока изменяется за счёт изменения положения магнитопровода, то есть сердечника понижающего трансформатора или включения в цепь разного количества витков обмоток.
Инвертор имеет более устойчивую дугу, благодаря стабильности сварочного тока, что влияет на качество шва.
Разница в конструкции. Инвертор более сложный и может оснащаться следующими дополнительными функциями: HOT START – увеличение начального тока для улучшения поджига сварочной дуги. ARC FORCE - увеличение сварочного тока для ускорения процесса плавления и препятствия залипанию, то есть происходит форсирование дуги. ANTI-STICK – снижение тока при залипании электрода для увеличения времени на его отрыв и защиты от перегрузки.
Процесс обучения работе на трансформаторе более сложный и трудоёмкий. Однако, освоив эти навыки, без труда можно работать на инверторе.
Инвертор выдаёт постоянный ток, трансформатор работает на переменном с частотой бытовой электросети 50 Гц.
Коэффициент мощности инвертора наибольший из всего сварочного оборудования, а КПД превышает трансформаторные аналоги на 20-30%.
Широкий диапазон изменения тока сварки.
Инвертор имеет такой показатель как коэффициент прерывистости работы (КП). Он определяет время непрерывной работы на максимальном сварочном токе. То есть, если КП равен 50%, то после 10 минут работы ему требуется 5 минут на охлаждение. К трансформаторному сварочному аппарату такие требования не предъявляются.
Возможность использования электродов, предназначенных как для постоянного, так и для переменного тока.

На сегодняшний день на рынке довольно широкий выбор оборудования для сварки различных производителей. Выбор сварочного аппарата следует производить исходя из задач, которые с его помощью предстоит выполнять.

vchemraznica.ru

Преимущества и недостатки аппаратов переменного тока для сварки

В двадцатом веке сварочный аппарат переменного тока был самым распространенным устройством сварки металлов в строительстве и промышленности. Это объясняется простотой конструкцией аппарата. Если говорить кратко, он представляет собой силовой понижающий трансформатор, вторичная обмотка которого имеет несколько выводов. В зависимости от того какой метал нужно варить, какой толщины, каким электродом, сварщик выбирает тот или иной вывод вторичной обмотки.

Виды устройств

Сварочные аппараты, работающие за счет действия переменного тока, подразделяются на следующие виды:

оборудование для ручной электродуговой сварки с помощью отдельных электродов покрытых флюсом;
оборудование для ручной аргоновой электросварки с помощью неплавящихся электродов из вольфрама;
полуавтоматическое оборудование, осуществляющее сварку в среде защитного и инертного газа с помощью электродной проволоки;
оборудование контактной сварки.

В международной классификации электродуговая сварка получила обозначение ММА-АС или ММА-DC, в случае ручной электросварки одиночными электродами, а аргоновая сварка с неплавящимися электродами – TIG.

Конструкция на трансформаторах

Обычный аппарат для сварки по размерам и форме выглядел как стиральная бытовая машинка на колесах, только еще тяжелее. Замкнутый магнитопровод располагался вертикально. Внизу находилась первичная обмотка трансформатора.

Вторичная обмотка была подвижной. Она прикреплялась к гайке вертикального винта с ленточной резьбой. На крышке корпуса располагался рым-болт с ручкой. При вращении ручки гайка с вторичной обмоткой перемещалась по винту, изменяя магнитный поток, проходящий через катушки. Таким образом, осуществлялась регулировка сварочного электротока. Для перемещения аппарата на крышке имелась ручка, для присоединения проводов сварочной цепочки на боковой стенке располагался зажим. Все стенки имели щелевые отверстия для охлаждения трансформатора.

Говоря о таких аппаратах в прошедшем времени, имеется в виду, что сейчас в большинстве своем используют сварочные инверторы переменного и постоянного тока. Сварочным оборудованием на основе силового трансформатора практически не пользуются.

Чтобы сварочный шов получался качественным, требуется круто падающая вольтамперная характеристика трансформатора. Это достигается двумя способами. Первый вариант: в трансформаторе с нормальным магнитным рассеянием и отдельной реактивной катушкой (дросселем) регулировку сварочного процесса осуществляют за счет изменения зазора в сердечнике дросселя. Второй вариант: регулировка осуществляется за счет изменения зазора между первичной и вторичной катушками. При этом изменение электротока в широком диапазоне не приводит к изменению напряжения дуги, что положительно сказывается на качестве шва.

Оборудование для контактной сварки

У аппаратов контактной сварки в момент сварочного процесса у маломощных устройств сварочный ток достигает 5000-10000 А, в мощных устройствах доходит до 500 кА. Поэтому к трансформаторам предъявляются высокие требования.

Они являются понижающими трансформаторами с рядом конструктивных особенностей:

чтобы получить максимальный электроток вторичная обмотка выполняется из одного витка;
первичная обмотка выполняется на дисковом сердечнике в виде отдельных секций. Разбивка катушек на секции необходима для регулировки электротока, а диск для равномерного охлаждения;
вторичная обмотка выполнена в виде параллельно соединенных медных дисков. Для защиты от влаги они залиты эпоксидной смолой;
предусматривается воздушное или водяное охлаждение.

Аппараты контактной сварки в большинстве своем однофазные с сердечниками броневого типа. Так как качество сварки сильно зависит от длительности сварочного импульса, то коммутационное оборудование достаточно сложное – плата за точность. Аппараты испытывают большие механические нагрузки, до 400 пусков минуту, поэтому к ним предъявляются дополнительные требования по прочности конструкции.

Маломощные аппараты контактной сварки имеют сварочной ток до 5000 А, весят около 20 кг и сваривают металл толщиной до 2,5 мм. Широко применяются в домашних условиях и мелких мастерских.

Конструкция инвертора

Инверторы иногда называют сварочными аппаратами постоянного тока, поскольку при их работе на первом этапе происходит преобразование переменного напряжения в постоянное.

Инверторы активно вытесняют аппараты на трансформаторах благодаря небольшому весу, компактным размерам и высокой производительности.

Сварочный инвертор состоит из высоковольтного выпрямительного диодного моста и фильтра низких частот, генератора частоты в пределах 30-70 кГц, силовых высоковольтных ключей, разделительного конденсатора и понижающего трансформатора. Он выполняет функцию преобразователя низкочастотного переменного тока в высокочастотный.

Напряжение 220 В 50 Гц подается на выпрямительный мост, где происходит его выпрямление, фильтр снижает пульсации и поступает на электронные ключи выполненные на биполярных транзисторах с изолированным затвором или полевых транзисторах. На выходе ключей, благодаря блоку управления на основе генератора частоты, получается сигнал частотой 30-70 кГц. Проходя через разделительный конденсатор, электроток избавляется от постоянной составляющей и поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора. На выходе вторичной обмотки получается высокочастотный переменный ток, который используется для сварки. По сути, сварочные инверторы переменного тока выполняются, как импульсные источники питания без выпрямительного блока на выходе.

Из-за быстрого перехода через ноль сварочные инверторные аппараты переменного тока имеют устойчивую, равномерную дугу, что положительно сказывается на качестве шва. Использование инвертора позволяет получить малогабаритный аппарат большой мощности. Недостатком инвертора можно считать высокую чувствительность к скачкам напряжения.

Достоинства и недостатки

Ручная дуговая сварка переменным током работает на основе силового трансформатора, имеющего простую, надежную и недорогую конструкцию. Она может работать практически в любых условиях и длительное время без перерывов. К недостаткам нужно отнести невысокую производительность сварочных работ, необходимость постоянного удаления шлака. Сварочный шов получается хуже, чем дает сварка постоянным током.

Аргоновая сварка с использованием аппарата переменного тока с неплавящимися электродами дает сварной шов высочайшего качества, позволяет варить металл большого сечения, отсутствуют брызги. К недостаткам нужно отнести необходимость использования дополнительного оборудования в виде газовых баллонов и низкую производительность работ.

Электроды и особенности работ

Для сварки переменным электротоком электроды разработаны давно и имеют большое разнообразие. При использовании инверторов пришлось создавать новые электроды из-за специфики высокочастотного переменного тока.

Наиболее широко применяются электроды марок АНО, ОЗС, МР. Они используются для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Обеспечивают легкое разжигание электрической дуги и равномерность ее поддержания, легкое удаление шлака. Могут применяться для сварочных аппаратов переменного и постоянного тока.

Главная особенность сварки переменным током заключается в изменении полярности протекающего через электрическую дугу тока. Из-за того, что на частоте 50 Гц время перехода через ноль довольно большое, дуга почти гаснет, получается неравномерной. Это приводит часто к пористости шва, снижению его качества. При использовании высокочастотного переменного электротока этот недостаток практически преодолевается. Использование постоянного позволяет получать сварочные швы более высокого качества за счет равномерного выделения теплоты в сварочной ванне. На постоянном токе электрическая дуга зажигается при меньшем напряжении, и ее легче поддерживать сварщику.

svaring.com

В чем разница переменного тока и постоянного?

Лишь немногие способны реально осознать, что переменный и постоянный ток чем-то отличаются. Не говоря уже о том, чтобы назвать конкретные различия. Цель данной статьи – объяснить основные характеристики этих физических величин в терминах, понятных людям без багажа технических знаний, а также предоставить некоторые базовые понятия, касающиеся данного вопроса.

Сложности визуализации

Большинству людей не составляет труда разобраться с такими понятиями, как «давление», «количество» и «поток», поскольку в своей повседневной жизни они постоянно сталкиваются с ними. Например, легко понять, что увеличение потока при поливе цветов увеличит количество воды, выходящей из поливочного шланга, в то время как увеличение давления воды заставит ее двигаться быстрее и с большей силой.

Электрические термины, такие как «напряжение» и «ток», обычно трудно понять, поскольку нельзя увидеть или почувствовать электричество, движущееся по кабелям и электрическим контурам. Даже начинающему электрику чрезвычайно сложно визуализировать происходящее на молекулярном уровне или даже четко понять, что собой представляет, например, электрон. Эта частица находятся вне пределов сенсорных возможностей человека, ее невозможно увидеть и к ней нельзя прикоснуться, за исключением случаев, когда определенное количество их не пройдет через тело человека. Только тогда пострадавший определенно ощутит их и испытывает то, что обычно называют электрическим шоком.

Тем не менее, открытые кабели и провода большинству людей кажутся совершенно безвредными только потому, что они не могут увидеть электронов, только и ждущих того, чтобы пойти по пути наименьшего сопротивления, которым обычно является земля.

Аналогия

Понятно, почему большинство людей не могут визуализировать то, что происходит внутри обычных проводников и кабелей. Попытка объяснить, что что-то движется через металл, идет вразрез со здравым смыслом. На самом базовом уровне электричество не так сильно отличается от воды, поэтому его основные понятия довольно легко освоить, если сравнить электрическую цепь с водопроводной системой. Основное различие между водой и электричеством заключается в том, что первая заполняет что-либо, если ей удастся вырваться из трубы, в то время как второе для передвижения электронов нуждается в проводнике. Визуализируя систему труб, большинству легче понять специальную терминологию.

Напряжение как давление

Напряжение очень похоже на давление электронов и указывает, как быстро и с какой силой они движутся через проводник. Эти физические величины эквивалентны во многих отношениях, включая их отношение к прочности трубопровода-кабеля. Подобно тому, как слишком большое давление разрывает трубу, слишком высокое напряжение разрушает экранирование проводника или пробивает его.

Ток как поток

Ток представляет собой расход электронов, указывающий на то, какое их количество движется по кабелю. Чем он выше, тем больше электронов проходит через проводник. Подобно тому, как большое количество воды требует более толстых труб, большие токи требуют более толстых кабелей.

Использование модели водяного контура позволяет объяснить и множество других терминов. Например, силовые генераторы можно представить как водяные насосы, а электрическую нагрузку – как водяную мельницу, для вращения которой требуется поток и давление воды. Даже электронные диоды можно рассматривать как водяные клапаны, которые позволяют воде течь только в одну сторону.

Постоянный ток

Какая разница между постоянным и переменным током, становится ясно уже из названия. Первый представляет собой движение электронов в одном направлении. Очень просто визуализировать его с использованием модели водяного контура. Достаточно представить, что вода течет по трубе в одном направлении. Обычными устройствами, создающими постоянный ток, являются солнечные элементы, батареи и динамо-машины. Практически любое устройство можно спроектировать так, чтобы оно питалось от такого источника. Это почти исключительная прерогатива низковольтной и портативной электроники.

Постоянный ток довольно прост, и подчиняется закону Ома: U = I × R. Мощность нагрузки измеряется в ваттах и равна: P = U × I.

Из-за простых уравнений и поведения постоянный ток относительно легко осмыслить. Первые системы передачи электроэнергии, разработанные Томасом Эдисоном еще в XIX веке, использовали только его. Однако вскоре разница в переменном токе и постоянном стала очевидной. Передача последнего на значительные расстояния сопровождалась большими потерями, поэтому через несколько десятилетий он был заменен более выгодной (тогда) системой, разработанной Николой Теслой.

Несмотря на то что коммерческие силовые сети всей планеты в настоящее время используют переменный ток, ирония заключается в том, что развитие технологии сделало передачу постоянного тока высокого напряжения на очень больших расстояниях и при экстремальных нагрузках более эффективной. Что, например, используется при соединении отдельных систем, таких как целые страны или даже континенты. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном. Однако первый по-прежнему используется в низковольтных коммерческих сетях.

Постоянный и переменный ток: разница в производстве и использовании

Если переменный ток намного проще производить с помощью генератора, используя кинетическую энергию, то батареи могут создавать только постоянный. Поэтому последний доминирует в схемах питания низковольтных устройств и электроники. Аккумуляторы могут заряжаться только от постоянного тока, поэтому переменный ток сети выпрямляется, когда аккумулятор является основной частью системы.

Широко распространенным примером может служить любое транспортное средство – мотоцикл, автомобиль и грузовик. Генератор, устанавливаемый на них, создает переменный ток, который мгновенно преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, поскольку в системе электроснабжения присутствует аккумулятор, и большинству электроники для работы требуется постоянное напряжение. Солнечные элементы и топливные ячейки также производят только постоянный ток, который затем при необходимости можно преобразовать в переменный с помощью устройства, называемого инвертором.

Направление движения

Это еще один пример разницы постоянного тока и переменного тока. Как следует из названия, последний представляет собой поток электронов, который постоянно меняет свое направление. С конца XIX века почти во всех бытовых и промышленных электрических всего мира используется синусоидальный переменный ток, поскольку его легче получить и гораздо дешевле распределять, за исключением очень немногих случаев передачи на большие расстояния, когда потери мощности вынуждают использовать новейшие высоковольтные системы постоянного тока.

У переменного тока есть еще одно большое преимущество: он позволяет возвращать энергию из точки потребления обратно в сеть. Это очень выгодно в зданиях и сооружениях, которые производят больше энергии, чем потребляют, что вполне возможно при использовании альтернативных источников, таких как солнечные батареи и ветряные турбины. Тот факт, что переменный ток позволяет обеспечить двунаправленный поток энергии, является основной причиной популярности и доступности альтернативных источников питания.

Частота

Когда дело доходит до технического уровня, к сожалению, объяснить, как работает переменный ток, становится сложно, поскольку модель водяного контура к нему не совсем подходит. Однако можно визуализировать систему, в которой вода быстро меняет направление потока, хотя не понятно, как она при этом будет делать что-то полезное. Переменный ток и напряжение постоянно меняют свое направление. Скорость изменения зависит от частоты (измеряемой в герцах) и для бытовых электрических сетей обычно составляет 50 Гц. Это означает, что напряжение и ток меняют свое направление 50 раз в секунду. Вычислить активную составляющую в синусоидальных системах довольно просто. Достаточно разделить их пиковое значение на √2.

Когда переменный ток меняет направление 50 раз в секунду, это означает, что лампы накаливания включаются и выключаются 50 раз в секунду. Человеческий глаз не может это заметить, и мозг просто верит, что освещение работает постоянно. В этом заключается еще одна разница в переменном токе и постоянном.

Векторная математика

Ток и напряжение не только постоянно меняются – их фазы не совпадают (они несинхронизированные). Подавляющее большинство силовых нагрузок переменного тока вызывает разность фаз. Это означает, что даже для самых простых вычислений нужно применять векторную математику. При работе с векторами невозможно просто складывать, вычитать или выполнять любые другие операции скалярной математики. При постоянном токе, если по одному кабелю в некоторую точку поступает 5A, а по другому – 2A, то результат равен 7A. В случае переменного это не так, потому что итог будет зависеть от направления векторов.

Коэффициент мощности

Активная мощность нагрузки с питанием от сети переменного тока может быть рассчитана с помощью простой формулы P = U × I × cos (φ), где φ – угол между напряжением и током, cos (φ) также называется коэффициентом мощности. Это то, чем отличаются постоянный и переменный ток: у первого cos (φ) всегда равен 1. Активная мощность необходима (и оплачивается) бытовыми и промышленными потребителями, но она не равна комплексной, проходящей через проводники (кабели) к нагрузке, которая может быть рассчитана по формуле S = U × I и измеряется в вольт-амперах (ВА).

Разница между постоянным и переменным током в расчетах очевидна – они становятся более сложными. Даже для выполнения самых простых вычислений требуется, по крайней мере, посредственное знание векторной математики.

Сварочные аппараты

Разница между постоянным и переменным током проявляется и при сварке. Полярность дуги оказывает большое влияние на ее качество. Электрод-позитивная сварка проникает глубже, чем электрод-негативная, но последняя ускоряет наплавление металла. При постоянном токе полярность всегда постоянная. При переменном она меняется 100 раз в секунду (при 50 Гц). Сварка при постоянном предпочтительнее, так как она производится более ровно. Разница в сварке переменным и постоянным током заключается в том, что в первом случае движение электронов на долю секунды прерывается, что приводит к пульсации, неустойчивости и пропаданию дуги. Этот вид сварки используется редко, например, для устранения блуждания дуги в случае электродов большого диаметра.