Джерела живлення зварювальної дуги класифікують:
- за родом струму – змінного і постійного струму;
- за типами – трансформатори, випрямлячі, перетворювачі, генератори, агрегати, установки;
- за видом – для дугового зварювання, для плазмового зварювання;
- за способом зварювання – для ручного, під флюсом, у захисних газах, універсальні, без захисту дуги, під флюсом і в захисних газах;
- за кількістю постів – однопостові і багатопостові;
- за номінальним струмом – на 125,160, 200, 250, 310, 400, 500, 630, 1000, 1250, 1600, 2000, 2400, 3150, 5000 А;
- за кліматичним виконанням – для помірного клімату, для помірного і холодного клімату, для тропічного клімату;
- за категорією розміщення – для роботи на свіжому повітрі; для приміщень, де коливання вологості й температури мало відрізняються від свіжого повітря; для закритих приміщень, де коливання вологості й температури, вплив пилу менші, ніж на свіжому повітрі; для приміщень із штучним кліматом; для приміщень з великою вологістю.
Зварювальний трансформатор:
1 — отвори охолодження; 2 — корпус; 3 — затискач для приєднання проводів зварювального кола; 4 — ручка; 5 — замкнутий магнітопровід (осердя); 6 — рукоятка; 7 — рим-болт; 8 — кришка корпусу; 9 — вертикальний гвинт із стрічковою різьбою; 10 — ходова гайка гвинта; 11, 12— вторинна й первинна обмотки трансформатора
Зварювальний трансформатор – електричний прилад, призначений для зниження напруги з 220 або 380 В до безпечної напруги, але достатньої для легкого запалення та стійкого горіння електричної дуги (не більше 80 В) і регулювання сили зварювального струму залежно від діаметра електричного дроту й товщини зварювального металу.
Трансформатори широко використовують для ручного дугового зварювання покритими електродами, на автоматах для зварювання під флюсом, для зварювання неплавкими електродами в інертних газах (для алюмінію та його сплавів), у спеціальних установках і при електрошлаковому зварюванні. Джерела змінного струму порівняно дешеві та надійні в роботі.
Принцип дії зварювального трансформатора ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Він складається з корпусу, усередині якого міститься магнітопровід (осердя), зібраний з тонких (0,5 мм) лакованих пластин електротехнічної сталі й на якому розміщені первинна та вторинна обмотки.Котушки первинної обмотки вмикають у мережу змінного струму, а від котушок вторинної обмотки зварювальний струм подається на електрод і виріб. У момент підключення первинної обмотки до електромережі (вторинна обмотка розімкнута) установлюється режим холостого (неробочого) ходу трансформатора. Напруга вторинної обмотки під час холостого ходу є максимальною, її називають напругою холостого ходу. Відношення напруги первинної обмотки до напруги вторинної на холостому ходу називають коефіцієнтом трансформації. Він дорівнює відношенню кількості витків первинної обмотки до кількості витків вторинної. Отже, у трансформаторах знижується напруга з 220 або 380 В до 60-90 В, тому їх називають знижувальними. Коли під час запалювання дуги коло вторинної обмотки замикається, установлюється режим навантаження.
Силу зварювального струму регулюють зміною напруги холостого ходу й опором трансформатора.
Плавне регулювання сили струму можна забезпечити пересуванням рухомих обмоток за допомогою гвинтового механізму і рукоятки, збільшуючи або зменшуючи відстань між первинною і вторинною обмотками. Зі збільшенням відстані магнітний зв’язок між обмотками зменшується (збільшується індуктивний опір) і, відповідно, зменшується зварювальний струм, а зі зменшенням відстані між обмотками зварювальний струм збільшується.
Регулювання струму можна здійснювати введенням магнітного шунта між обмотками, що збільшить магнітний потік розсіювання і зменшить струм. Змінюючи розташування шунта, забезпечують плавне регулювання зварювального струму. Використовують також і нерухомий магнітний шунт, який підмагнічується обмоткою керування постійного струму. Якщо в цій обмотці струм збільшити, то магнітний опір шунта зросте, магнітний потік розсіювання зменшиться, а зварювальний струм збільшиться.
Змінюючи способи з’єднання обмоток, можна змінювати опір трансформатора ступінчасто. При послідовному з’єднанні первинних обмоток і послідовному з’єднанні вторинних опір трансформатора збільшується, а при паралельному з’єднанні первинних обмоток і паралельному з’єднанні вторинних загальний опір трансформатора зменшується. Коли використовується одна первинна й одна вторинна обмотки, то опір трансформатора дорівнює індуктивному опору. Отже, змінюючи з’єднання обмоток, отримують три ступені регулювання, тобто чотирикратну зміну струму.
Для ручного дугового зварювання використовують трансформатори типу ТД, ТД П, ТСП з рухомими котушками; СТШ, ТДМ — з рухомими магнітними шунтами; ТСМ — з намотуванням кабелю безпосередньо на кожух трансформатора для регулювання струму. Деякі типи трансформаторів оснащують пристроями для зниження напруги холостого ходу із збудником-стабілізатором ВСД і конденсаторами для підвищення коефіцієнта потужності.
Для механізованого зварювання використовують трансформатори типу ТДФ, ТДФЖ з тиристорним регулюванням; для електрошлакового — трансформатори типу ТСШ, ТРМК.
Зварювальний випрямляч:
1 — блок випрямляча; 2 — висувні ручки; З — запобіжники; 4 — блок апаратури; 5 — вентилятор; 6 — теплове реле; 7 — силовий трансформатор; 8 — вторинна обмотка; 9 — первинна обмотка; 10 — амперметр; 11 — лампа; 12 — кнопки вимикача; 73 — скоби; 14 — рукоятка регулювання струму; 15 — перемикач діапазонів струму; 16 — шини заземлення зворотного проводу; 17 — струмові роз’єми; 18 — болт заземлення; 19 — штепсельний роз’єм для підключення до електромережі
Зварювальний випрямляч – прилад призначений для перетворення змінного струму на постійний і живлення ним зварювальної дуги.
Випрямлячі класифікують:
- за кількістю обслуговуваних постів – однопостові, багато постові;
- за кількістю фаз живлення – одно- й трифазні;
- за типом вентилів – діодні, тиристорні, інверторні;
- за призначенням – для ручного дугового зварювання, для механізованого зварювання під флюсом, для механізованого зварювання у вуглекислому газі, універсальні.
Основними елементами випрямляча є трансформатор, регулюючий пристрій і напівпровідникові вентилі (селенові, кремнієві або германієві), які проводять струм тільки в одному напрямку.Розрізняють нерегульовані і регульовані випрямлячі. Блок нерегульованого випрямляча складається з силових діодів, а регульованого випрямляча – з тиристорів.
Тиристор – керований кремнієвий вентиль
Зварювальний перетворювач - це машина, призначена для перетворення змінного струму на постійний зварювальний струм.
Інвертор – це пристрій силової електроніки, який працює на високих струмах, високих частотах і напругах.
В інверторах ) вхідна напруга перетворюється двічі: зі змінного (220 В) на постійний струм і на високочастотну напругу зі змінним струмом і частотою 200 кГц. Перетворення частоти здійснюється імпульсним модулятором, основою якого є високочастотні перетворювачі — модулі (біполярний транзистор з ізольованим затвором або полярний транзистор на основі переходу метал-оксид-напівпровідник). Пройшовши трансформатор, високочастотна змінна напруга знову випрямляється і подається на зварювальну дугу. Координування роботи всіх елементів, контроль параметрів і зворотний зв’язок зі зварювальною дугою здійснюються цифровими процесорами на програмованих мікросхемах.
Переваги інверторів:
- споживання електричної енергії майже вдвічі менше, ніж у звичайних зварювальних трансформаторів чи випрямлячів;
- маса в 5-10 разів менша від маси інших джерел живлення;
- стабільний постійний струм на виході, який не залежить від перепадів вхідної напруги;
- вихідний струм плавно й точно регулюється;
- дуже незначне розбризкування металу;
- не перевантажують мережу, світло не миготить;
- інвертори працюють у мережах з недостатньою напругою, не реагують на перепади напруги в мережі, можуть працювати від бензинового генератора.
Сфера застосування зварювальних інверторів – усі види електродугового та плазмового зварювання і різання:
• ручне дугове зварювання штучними електродами (ММА – metal manual arc);
• аргонодугове зварювання (TIG – tungsten inert gas) на змінному та постійному струмах;
• напівавтоматичне зварювання (MIG/ MAG – metal inert/active gas);
• плазмово-дугове різання (РАС – plasma arc cutting).
Питання для самоконтролю
1. Як класифікують джерела живлення?
2. Які види джерел постійного струму?
3. Які види джерел змінного струму?
4. Який принцип дії трансформатора?
5. Для чого призначений зварювальний випрямляч?
6. Що називають зварювальним генератором?
7. Які є види зварювальних генераторів?
8. Що називають зварювальним перетворювачем?
9. Яка будова зварювального перетворювача?
10. Що таке зварювальний апарат та де його використовують?
11. Що називають інвертором та які його переваги?