Чем отличается сварочный трансформатор от выпрямителя
Трансформаторные агрегаты для сварки функционируют на переменном токе и в общем случае не выпрямляют его перед подачей на электрод. Данная особенность предопределяет часто не самое высокое качество формирования швов во время сварки.
«Трансформаторы» работают без сбоев и обеспечивают хорошее качество сварки при условии стабильной подачи электричества. Не все типы агрегатов, относящихся к трансформаторным, корректно функционируют при подключении к тем же автономным электростанциям. Пользование «трансформатором» требует особенно высокой квалификации сварщика, наличия у него значительного опыта с данным оборудованием.
Рассматриваемые агрегаты не всегда позволяют обеспечивать плавную регулировку подачи сварочного тока. Они менее экономичны, чем «инверторы». Их вес значительно больше, чем у сварочных аппаратов первого типа: он может составлять порядка 40 кг.
В числе неоспоримых достоинств «трансформатора» — простота. Данный аппарат функционирует за счет преобразования тока, подаваемого на трансформатор, — первичного — во вторичный, характеризующийся относительно невысоким напряжением и большой силой тока. Таким образом, рассматриваемый агрегат — очень надежный, простой в инсталляции.
«Трансформаторы» стоят относительно недорого. Для них не свойственна сильная чувствительность к морозам — как в случае с «инверторами».
Теперь рассмотрим что представляет собой инвертор.
Принцип его работы заключается в способности преобразовывать электрический ток, поставляемый по переменным сетям, в выпрямленный постоянный, а после — опять в переменный с нужной частотой, а также силой, достаточной для осуществления качественной сварки. Для этого используется встроенный выпрямитель «инвертора».
После выпрямления ток сглаживается специальным фильтром, который присутствует в конструкции рассматриваемого аппарата. После — посредством особых транзисторов вновь преобразуется в переменный, но с очень высокой частотой — в несколько десятков кГц. Для сравнения: по сетям электрический ток распространяется с частотой в 50 Гц. Напряжение высокочастотного тока в «инверторе» снижается примерно до 70-90 В, в то время как сила тока увеличивается — примерно до 100-200 А.
Подобная технология позволяет формировать ток для сварки посредством аппаратов с небольшими габаритами, и притом потребляющих относительно немного электроэнергии.
Современные инверторные аппараты, как правило, обеспечивают существенно более высококачественную сварку, чем агрегаты многих других типов. Более того, как считают некоторые эксперты, «инверторы» более удобны в пользовании, чем аналоги.
В руки сварщика попадает агрегат с относительно небольшими габаритами и весом — порядка 4 кг. Его удобно переносить с одного места на другое, осуществлять сварку в труднодоступных участках зданий.
В числе наиболее примечательных свойств сварочных аппаратов, о которых идет речь, — способность функционировать даже при не самой стабильной сети, а при необходимости — питаться от автономных домашних электростанций.
Ну а теперь посмотрим разница между «инвертором» и «трансформатором»
Разница между рассматриваемыми типами агрегата особенно очевидна при их сравнении в аспекте:
Что лучше использовать для ручной дуговой сварки - трансформатор или выпрямитель
Наибольший объём среди всех видов сварки занимает ручная дуговая сварка - сварка плавлением штучными электродами, при которой подача электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок производится вручную. Оборудование для сварки штучными электродами остается наиболее распространенной группой оборудования, включающей в себя трансформаторы, преобразователи, агрегаты и выпрямители. Выпускается ряд источников сварочного тока, обеспечивающих сварку всеми типами штучных электродов разнообразных видов соединений сталей на токах до 500 А.
Благодаря технологической гибкости ручной сварки штучными электродами, возможности сварки в различных пространственных положениях и простоте организации работ эти источники широко применяются в промышленности, строительстве, в монтажных условиях и эксплуатируются в сложных климатических условиях.
Выбор источника сварочного тока для ручной дуговой сварки по роду тока
Перед потребителем часто встает вопрос, какой тип оборудования использовать для ручной дуговой сварки — трансформатор или выпрямитель.
Главной особенностью управляемых полупроводниковых выпрямителей является быстрота реакции на возможные изменения длины дуги вплоть до короткого замыкания, что позволяет резко повысить стабильность горения дуги. Следовательно, с этой точки зрения выбор выпрямителя является предпочтительным.
Магнитное дутье. При ручной сварке дуга может подвергаться воздействию магнитного поля, что вызывает ее отклонение и уменьшает влияние на сварочную ванну. Хотя это явление может наблюдаться при использовании как переменного, так и постоянного тока, дуга постоянного тока подвергается его воздействию чаще. Влияние дутья дуги может быть уменьшено или устранено совсем путем изменения положения зажима обратного провода или положения самого провода относительно изделия.
Применение управляемого полупроводникового выпрямителя, имеющего, как правило, устройство стабилизации выходного напряжения, в значительной степени уменьшает эти дефекты. При сравнении стоимости трансформатора и выпрямителя необходимо учитывать и затраты на ремонтные работы по исправлению дефектов сварного шва, которые зависят от размеров свариваемого изделия и числа дефектных швов.
Надежность и условия эксплуатации. Все трансформаторы для ручной сварки, выпускаемые в стране, отличаются простотой конструкции, отсутствием аппаратуры управления, имеют естественное охлаждение и подключаются к однофазным сетям. Они могут работать на открытом воздухе. Имеют весьма высокие показатели надежности.
Выпрямители, как не имеющие электронного управления, так и с электронным управлением, предназначены для эксплуатации внутри помещений, имеют искусственное воздушное охлаждение и подключаются только к трехфазным сетям. Если выпрямители без электронного управления по надежности приближаются к трансформаторам, то этого нельзя сказать об управляемых (с электронным управлением) полупроводниковых выпрямителях. Безусловно, что с повышением надежности всей комплектации (транзисторы, тиристоры, микросхемы, печатные платы и т. д.) показатели надежности будут расти. Но в настоящее время по этим показателям предпочтение следует отдать трансформаторам.
Трансформаторы с напряжением холостого хода свыше 80 В уже независимо от условий эксплуатации должны иметь ограничители. Ограничитель представляет собой довольно сложное устройство с большим числом электронных элементов. Стоимость трансформатора с ограничителем находится на уровне стоимости выпрямителя (без электронного управления). Кроме того, ограничитель затрудняет зажигание дуги и работа с ним требует большого опыта сварщика.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Классификация и устройство сварочных выпрямителей
Сварочный выпрямитель - это источник постоянного сварочного тока. Сварочный выпрямитель содержит силовой трансформатор, силовые полупроводниковый вентили и устройство регулирования сварочного тока.
Классификация сварочных выпрямителей производится по второй из 3-х основных функций источника питания (горение, регулирование, преобразование). Все сварочные выпрямители по способу регулирования сварочного тока можно разделить на регулируемые трансформатором, регулируемые тиристорами и регулируемые дросселем насыщения.
Выпрямители, регулируемые трансформатором , имеют 3-фазные трансформаторы, в отличие от сварочных трансформаторов, которые однофазные.
Ступенчатое регулирование осуществляется переключением звезда – треугольник, что приводит к изменению тока в 3 раза. (больший ток при схеме треугольник – треугольник, чем звезда – звезда.)
В отличие от сварочных трансформаторов даже самые простые выпрямители содержат пускорегулирующую и защитную аппаратуру для защиты вентилей от перегрузок по току и от нарушения охлаждения (реле вентилятора или реле давления воды).
Для этого у источника питания должен быть силовой контактор, вручную он управляется кнопками ПУСК и СТОП. У выпрямителя ВД-306: защита по току электромагнитная, срабатывает при превышении допустимого тока в 1,5 раза.
Рис. 1. Сварочный выпрямитель ВД-306
В любом сварочном выпрямителе можно выделить следующие элементы: силовой понижающий трансформатор и блок выпрямителей. Трансформаторы, применяемые в сварочных выпрямителях, мало отличаются от описанных здесь - Классификация и устройство сварочных трансформаторов.
Основное отличие в том, что трансформаторы для сварочных выпрямителей выполняются трехфазными. Это не только обеспечивает равномерное нагружение фаз питающей сети, но и снижает пульсацию выпрямленного тока.
Распространенным элементом сварочного выпрямителя является дроссель . Если он располагается между электрододержателем и блоком выпрямителей (на участке сварочной цепи, где протекает постоянный ток), то служит для ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания, т.е. для уменьшения разбрызгивания при сварке.
Если дроссель располагается между силовым трансформатором и блоком выпрямителей (на участке сварочной цепи, где протекает переменный ток), то он служит для регулировки сварочного тока или выходного напряжения.
Выпрямительные блоки собираются из силовых диодов. В отличие от проводников электрического тока, которые одинаково хорошо проводят ток как в одном, так и в другом направлении диоды пропускают ток только в одном направлении. Управлять величиной тока с помощью диода невозможно.
Помимо диодов в сварочных выпрямителях используются тиристоры. С помощью тиристора можно управлять током. Однако возможности управления ограничены. Тиристор нельзя выключить раньше, чем напряжение на основных электродах упадет до нуля. Поэтому тиристоры называются «не полностью управляемыми полупроводникам». Полностью управляемыми полупроводниками являются транзисторы (триоды), но применение таковых в сварочных источниках ограничено.
Полупроводниковые элементы следует предохранять от перегрева. Поэтому диоды и тиристоры помещают в радиаторы, которые принудительно охлаждают потоком воздуха от вентилятора.
В сварочных цепях благодаря ЭДС самоиндукции иногда возникают пики напряжения (перенапряжения), которые могут вызвать пробой полупроводника в обратном направлении. Для предупреждения этого полупроводники шунтируются R - С цепью . При появлении на выводах полупроводника повышенного напряжения происходит заряд конденсатора, а затем его разряд через полупроводник в прямом направлении.
Рис. 2. Схема защиты полупроводника от индукционного напряжения
В сварочных выпрямителях полупроводниковые элементы собираются в виде различных схем. Подразделяется на 1- и 3-х фазное выпрямление.
Однофазные схемы выпрямления применяются в цепях управления, где потребляемая мощность невелика, поэтому, используя сглаживающие емкостные фильтры, можно получить на выходе напряжение близкое к постоянному.
Трехфазные схемы выпрямления
В сварочных выпрямителях обычно используют трехфазные схемы выпрямления, которые обеспечивают значительно меньшую пульсацию выпрямленного тока по сравнению с однофазными схемами.
Трехфазная мостовая схема выпрямления Ларионова
В трехфазных выпрямителях блоки из диодов чаще всего выполняют по мостовой схеме. В этом случае пульсация выпрямленного напряжения составляет 300 Гц.
Рис. 3. Трехфазная мостовая схема выпрямления Ларионова (а), фазное и выпрямленное напряжение (б)
Работа схемы: В анодной группе включаются вентили с самым высоким потенциалом фазы, а в катодной наоборот. В любой момент времени открыты вентили, соединенные с фазами с самым большим положительным и с самым большим отрицательным потенциалами. Причем каждый вентиль одной группы в течении трети периода работает поочередно с двумя вентилями другой группы
В сварочном оборудовании эта схема применяется практически во всех выпрямителях для ручной дуговой сварки с номинальным током до 500А.
Кольцевая трехфазная схема выпрямления
Для ее реализации трансформатор выпрямителя должен иметь две одинаковых группы вторичных обмоток, соединенных в звезду, и включенных со сдвигом на половину периода частоты сети. При этом пульсация выпрямленного напряжения составляет 300 Гц.
Рис. 4. Кольцевая трехфазная схема выпрямления
Работа схемы: В этой схеме при переключении вентиля переключается и одна из двух обмоток в цепи выпрямления. Причем каждая обмотка одной группы в течении трети периода работает поочередно с двумя обмотками другой группы.
Основной недостаток этой схемы выпрямления – для нее требуется более сложный и более дорогой трансформатор, который проектируется с учетом подмагничивания постоянной составляющей тока.
Шестифазная схема выпрямления с уравнительным реактором
Для ее реализации трансформатор выпрямителя также должен иметь две одинаковых группы вторичных обмоток, соединенных в звезду, и включенных со сдвигом на половину периода частоты сети. Кроме того, для обеспечения параллельной работы на нагрузку одновременно двух фаз требуется еще уравнительный реактор – симметричный дроссель.
Шестифазная схема выпрямления с уравнительным реактором
Работа схемы: Для каждой звезды включаются вентили с самым высоким положительным потенциалом фазы аналогично трехфазной нулевой схеме. Без уравнительного реактора получается шестифазное выпрямление с работой каждой фазы и вентиля 1/6 периода.
Рис. 5. Шестифазная схема выпрямления с уравнительным реактором
Такая схема применяется в выпрямителях большой мощности (1000 А и больше) прежде всего при питании низковольтной нагрузки.
Основной недостаток этой схемы выпрямления – для нее требуется более сложный и более дорогой трансформатор, который проектируется с учетом подмагничивания постоянной составляющей тока, а также дополнительный дроссель.
Сварочные выпрямители регулируемые трансформатором
Падающая характеристика у сварочных выпрямителей получается различными способами. Наиболее простой состоит в том, что сварочный выпрямитель комплектуется силовым трансформатором с падающей характеристикой. По такому принципу сконструирован сварочный выпрямитель ВД-306.
Рис. 6. Сварочный выпрямитель управляемый трансформатором с увеличенным рассеянием: а, б - электрические схемы, в, г - конструкция трансформаторов.
В него входят силовой трансформатор с подвижными катушками или шунтом, выпрямительный блок и пускозащитная аппаратура. Грубая регулировка тока осуществляется одновременным переключением первичной и вторичной обмоток со схемы «звезда» (λ / λ) на «треугольник» (∆ / ∆). В первом случае устанавливается ступень малых токов, а во втором - больших. В пределах каждой ступени плавное регулирование тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками.
Выпрямительный блок собран на кремниевых диодах, которые принудительно охлаждаются вентилятором. Включение выпрямителя в работу и выключение производятся магнитным пускателем.
Защитная аппаратура не позволяет включать выпрямитель, если на диоды не поступает воздушный поток, а так же если вышел из строя один из диодов или произошел пробой сетевого напряжения на корпус. Описанная пускозащитная аппаратура является традиционной для сварочных выпрямителей.
Сварочные выпрямители рассмотренного типа просты в изготовлении и эксплуатации. Их недостатки - в отсутствии стабилизации режима при изменении напряжения сети и невозможности дистанционного управления.
Рис. 7. Электрическая принципиальная схема сварочного выпрямителя ВД-306
Рис. 8. Электрическая принципиальная схема сварочного выпрямителя ВД-313
Сварочные выпрямители регулируемые тиристорами
Тиристорные выпрямители помимо трансформатора и блока вентилей содержат в силовой цепи фильтр-дроссель, а в системе управления датчики и электронные блоки.
Рис. 9. Схемы тиристорных сварочных выпрямителей: а - с трехфазной мостовой, б - с шестифазной с уравнительным дросселем, в - с кольцевой схемой выпрямления
Сварочные выпрямители регулируемые дросселем насыщения
Для получения падающих характеристик в сварочных выпрямителях используются также дроссели насыщения. Дроссель, представляющий собой индуктивное сопротивление, располагают между силовым трансформатором и выпрямительным блоком. Силовой трансформатор в выпрямителе имеет жесткую внешнюю характеристику. Падающая же характеристика выпрямителя обеспечивается за счет индуктивного сопротивления дросселя.
Многопостовые сварочные выпрямители
Сварочные выпрямители с жесткими внешними характеристиками используются для многопостовой сварки - полуавтоматической и ручной. В первом случае в них предусматривается возможность регулировки выходного напряжения, а во втором - нет. Таким образом, многопостовой сварочный выпрямитель является наиболее простым по конструкции.
Что лучше: сварочный трансформатор или инвертор?
У любого новичка, впервые зашедшего в сварочный магазин, разбегаются глаза от огромного ассортимента аппаратов. Среди них есть и дорогие, и дешевые, и компактные, и громоздкие, и профессиональные, и любительские. А что уж говорить об их функционале! Одни аппараты предназначены для простейшей ручной дуговой сварки, другие могут выполнять сварку в среде защитного газа, а третьи и вовсе используют плазму для соединения металлов.
Понятно, что начинающему сварщику непросто разобраться в этом разнообразии сварочного оборудования. Поэтому таким мастерам чаще всего советуют приобрести недорогой инвертор для РДС сварки, либо трансформатор. РДС сварка (ручная дуговая сварка покрытым электродом) наиболее проста и понятна для новичка, и многие начинают именно с этой технологии.
Да, аппарат необходимо подбирать исходя из его функционала и возможностей. Только затем обращают внимание на его стоимость и габариты. Тем не менее, сварочный аппарат или инвертор, или трансформатор предназначен для одного и того же — для соединения металлов. Из-за этого даже здесь новички умудряются запутаться, и не могут выбрать оптимальный инверторный или трансформаторный сварочный аппарат.
В этой статье мы расскажем, чем отличается инверторный аппарат от трансформаторного. И что лучше выбрать для обучения или любительской сварки в гараже и на даче.
Общая информация
Что такое трансформатор?
Трансформатор — это наиболее классический представитель сварочных аппаратов. Трансформаторные аппараты повсеместно использовались на протяжении всего 20 века и лишь в начале 21 века начали вытесняться инверторами.
Все современные и старые трансформаторы приспособлены, прежде всего, для ручной дуговой сварки с использованием плавящегося электрода. Такая технология сварки так же является классической и используется до сих пор. Она наиболее проста и понятна даже для новичка.
Сварочный трансформатор осуществляет сварку на переменном токе, этим он существенно отличается от инвертора, который варит на постоянном токе. Что это значит для вас, как для сварщика? Прежде всего, сварка на переменном токе сложнее. Дуга неохотно поджигается, горит нестабильно. Соответственно швы формировать очень сложно, если у вас нет мастерства в этом деле.
Также применение трансформатора связано с другими трудностями. Зачастую для регулировки силы тока необходимо менять величину индуктивного сопротивления, либо менять величину вторичного напряжения холостого хода. У инвертора есть одна простая «крутилка» для настройки силы тока, а вот с трансформатором придется дольше обучаться.
Зато, трансформаторы мощнее и отлично подходят для сварки любых металлов, даже толстых. Они дешевле, неприхотливы к условиям хранения, чинятся быстро и дешево. Обратная сторона медали — большие габариты. Трансформатор может весить несравнимо много. Вес бытовых моделей достигает 100 кг.
Наверняка, многие новички уже решили, что выбрать: трансформатор или инвертор. Не спешите. Далее мы расскажем об инверторах и вы, возможно, измените свое мнение.
Что такое инвертор?
Инвертор или инверторный аппарат — это современная версия классического сварочного аппарата. Его ключевые достоинства — это компактность (вес зачастую не превышает 10 кг), функциональность (есть встроенные функции, упрощающие поджиг дуги и предотвращающие образованию дефектов), и большой выбор аппаратов. На данный момент, инвертор — это самый популярный тип сварочного оборудования во всем мире. И большая часть покупателей — новички.
Существует небольшая путаница в названиях, с которой может столкнуться начинающий сварщик. Инверторное оборудование — это целый класс, состоящий из разных аппаратов, к ним так же относится полуавтомат. Но в кругу сварщиков инверторами принято называть компактные сварочные аппараты инверторного типа, предназначенные ТОЛЬКО для ручной дуговой сварки. Если инверторный аппарат может выполнять сварку в среде защитного газа, например, то его принято называть полуавтоматом, а не инвертором.
Запомнили? Инвертор – это инверторный аппарат для ручной дуговой сварки. Все остальные инверторные аппараты (выполняющие TIG, MIG/MAG, FLUX сварку) — это полуавтоматы. Поэтому вопрос «Что лучше: сварочный полуавтомат или обычный инвертор?» является темой для отдельной статьи. Здесь мы об этом не будем говорить.
Вернемся к особенностям инвертора. В отличие от трансформатора, в основе инвертора лежит блок электрических микросхем. Проще говоря, это «мозги» любого инвертора. Благодаря такой особенности даже самый маленький и легкий аппарат весом в 5 кг может быть оснащен дополнительными функциями. Чаще всего встречаются функции типа форсажа дуги или антизалипания. Они упрощают работу и помогают избежать проблем при формировании шва.
Далее мы расскажем, что лучше сварочный трансформатор или сварочный инвертор. Здесь не все так очевидно, как кажется многим начинающим мастерам.
Трансформатор или инвертор: что лучше?
Итак, теперь вы знаете, что такое трансформатор и инвертор, и каковы их отличия. На этом этапе у вас наверняка возник вопрос: «А какая сварка лучше инвертор или трансформатор?». Мы вас огорчим, но короткого ответа не существует. Поскольку есть множество нюансов. Но, обо всем по порядку.
Прежде всего, трансформатор и инвертор — это два совершенно разных аппарата. У них разное устройство, разный принцип действия, разный способ настройки. Различаются даже габариты и вес.
Инверторы более дружелюбны к начинающим, поскольку снабжаются дополнительными функциями, упрощающими сварку. Но при этом они менее надежны и недостаточно мощные. Трансформаторы сложны в освоении и здесь качество шва напрямую зависит от выбранных настроек и мастерства самого сварщика. Зато они гораздо мощнее и предоставляют вам больше возможностей в будущем.
Отсюда следует простой вывод: трансформаторы необходимы тем, кто всерьез хочет освоить сварочное дело, но не готов тратить большие деньги на мощный инвертор. Трансформатор за сравнительно небольшую цену даст вам гораздо больше возможностей, чем бытовой инвертор. Но вам придется потратить немало времени на изучение теории по настройке такого аппарата.
А вот инвертор понравится всем дачникам и гаражным умельцам, которым нужно пару раз в году что-то подварить. Они не хотят долго разбираться с настройками и возиться с транспортировкой аппарата. Но чтобы получить более мощный аппарат, им придется купить дорогой профессиональный инвертор либо тот же трансформатор.
А как же выпрямители?
Опытные мастера наверняка заметили, что в этой статье мы не рассказали про еще один интересный тип сварочного оборудования. Речь идет о выпрямителях. Многие новички даже не слышали о таких аппаратах, хотя выпрямитель может стать идеальным вариантом при выборе первого сварочника.
Выпрямитель во многом схож с трансформатором. Он такой же громоздкий и мощный. Но есть одно ключевое отличие. Дело в том, что трансформаторный аппарат осуществляет сварку на переменном токе. Отсюда и множество трудностей с поджигом дуги и ведением шва. Выпрямитель лишен этого недостатка. Он, как и инвертор, осуществляет сварку на постоянном токе. Поэтому новичку проще поджечь дугу и в целом управляться с аппаратом.
Большинство выпрямителей заточены так же под ручную дуговую сварку, так что с этим у вас не будет проблем. Выпрямитель так же надежен, как и трансформатор, поскольку в нем редко встречаются электронные компоненты. Ни один дешевый бытовой инвертор не сравнится по надежности с выпрямителем или трансформатором.
Именно поэтому, задавая вопрос «Что лучше: сварочный трансформатор или инвертор?» вспомните про выпрямитель. Это отличный аппарат как для новичка, так и для практикующего мастера.
Вместо заключения
Нет однозначного ответа на вопрос, какой сварочный аппарат лучше — инвертор или трансформатор. Дело в том, что сварочный инвертор или сварочный трансформатор — это два принципиально разных аппарата. И хоть оба они предназначены для РДС сварки, их суть различается. Наша рекомендация: если подбираете аппарат для дачи, чтобы пару раз в год подварить теплицу, то выбирайте недорогой инвертор. Они проще в освоении, компактнее и легче.
Ну а если вы планируете обучаться и хотите аппарат «на вырост», то присмотритесь к трансформаторам или выпрямителям. Они тяжелее и сложнее в транспортировке, зато стоят столько же, сколько хороший инвертор. При этом гораздо мощнее и даже бытовые модели выдают силу тока до 300 Ампер.
Но учтите, что при использовании трансформаторов или выпрямителей у вас нет права на ошибку. Правильно выставите настройки — получите шов отличного качества. Здесь аппарат не будет помогать вам, как в случае с инвертором. Но мы считаем, что это скорее плюс, чем минус. Поскольку обучившись работать с трансформатором, вы потом сможете варить любым аппаратом, будь он трансформаторный, инверторный или полуавтоматический. Так же не забывайте про выпрямители, это тоже отличный аппарат для новичка. Желаем удачи в работе!
Читайте также: