При выборе сварочных аппаратов и ознакомлении с их характеристиками приходится сталкиваться со специальными терминами, значение которых желательно знать, чтобы не ошибиться в выборе. Вот некоторые из них.

AC (англ. alternating current) - переменный ток.
DC (англ. direct current) - постоянный ток.
MMA (англ. Manual Metal Arc) - ручная дуговая сварка штучными электродами. Известна у нас под названием РДС.
TIG (англ. Tungsten Inert Gas) - ручная сварка вольфрамовыми неплавящимися электродами в среде защитного газа (аргона).
MIG/MAG (англ. Metal Inert/Active Gas) - полуавтоматическая дуговая сварка плавящейся электродной проволокой в среде инертного (MIG) или активного (MAG) газа с автоматической подачей проволоки.
ПВ (ПР, ПН, ПВР) - продолжительность включения - время, которое аппарат способен работать при определенном токе (ток указывается вместе с ПВ) до автоматического отключения из-за перегрева. Значение ПВ указывается в процентах по отношению к стандартному циклу, принимаемому равным 10 или 5 минутам. Если ПВ равно 50%, это означает, что при цикле 10 минут, после 5 минут непрерывной работы требуется 5 минут простоя для охлаждения аппарата. Этот параметр может быть равен и 10%, поэтому на него нужно обязательно обращать внимание. В понятия: продолжительность включения (ПВ), продолжительность работы (ПР), продолжительность нагрузки (ПН) вкладывают разный смысл, но суть одна - непрерывность сварки.

Сварочный трансформатор - это устройство, преобразующее переменное напряжение входной сети в переменное напряжение для электросварки. Основным его узлом является силовой трансформатор, с помощью которого сетевое напряжение снижается до напряжения холостого хода (вторичное напряжение), составляющего обычно 50-60В.

Простая для понимания схема сварочного трансформатора имеет следующий вид:

Простая схема сварочного трансформатора: 1 - трансформатор; 2 - реактор с переменной индуктивностью; 3 - электрод; 4 - свариваемая деталь.

Для ограничения тока короткого замыкания и устойчивого горения дуги трансформатор должен иметь круто падающую внешнюю вольт-амперную характеристику (. Для этого либо используют трансформаторы с увеличенным рассеянием, вследствие чего сопротивление при коротком замыкании оказывается у них в несколько раз больше, чем у обычных силовых трансформаторов. Либо в цепь с трансформатором с нормальным рассеянием включают реактивную катушку с большим индуктивным сопротивлением - дроссель (дроссель может быть включен не в цепь вторичной обмотки, а в цепь первичной, где меньше ток). Если у дросселя можно изменять индуктивность, регулируя её, изменяют форму внешней вольт-амперной характеристики трансформатора и ток дуги I 21 или I 22 , соответствующий напряжению дуги Uд.

Регулирование сварочного тока . Сила тока в сварочных трансформаторах может регулироваться изменением индуктивного сопротивления цепи (амплитудное регулирование с нормальным или увеличенным магнитным рассеянием) или с помощью тиристоров (фазное регулирование).

В трансформаторах амплитудного регулирования, необходимые параметры сварочного тока обеспечиваются перемещением подвижных катушек, магнитных шунтов или с помощью отдельной реактивной катушки как на рисунке выше. При этом синусоидальная форма переменного тока не изменяется.

Схема сварочного трансформатора с подвижными обмотками: 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная, 3 - стержневой магнитопровод, 4 - винтовой привод.

Схема сварочного трансформатора с подвижным магнитным шунтом: 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная, 3 - стержневой магнитопровод, 4 - подвижный магнитный шунт, 5 - винтовой привод.

Может быть простое переключение количества используемых витков обмотки трансформатора, для уменьшения напряжения холостого хода и следовательно тока сварки.

Трансформаторы с тиристорным (фазовым) регулированием состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора с двумя встречно-параллельными тиристорами и системой управления. Принцип фазового регулирования состоит в преобразовании синусоидальной формы тока в знакопеременные импульсы, амплитуда и длительность которых определяются углом (фазой) включения тиристоров.

Схема сварочного трансформатора с тиристорным управлением. БЗ - блок задания, БФУ - блок фазового управления.

Применение тиристорного фазорегулятора позволяет получить сварочный аппарат, характеристики которого выгодно отличаются от характеристик трансформатора с амплитудным регулированием. В более сложных схемах управления, чем на рисунке выше, формируется переменный ток прямоугольной формы. А при этом, например, достигается повышенная скорость перехода импульса через нулевое значение, вследствие чего уменьшается время безтоковых пауз и повышается устойчивость горения дуги и качество сварного шва. Что нельзя сказать про осциллограмму изображенную выше, на ней безтоквые промежутки больше чем у трансформаторов с амплитудным регулированием и качество сварки хуже.

Другое достоинство тиристорных аппаратов заключается в простоте и надежности силового трансформатора. Отсутствие стальных шунтов, подвижных частей и связанных с ними повышенных вибраций делает трансформатор простым в изготовлении и долговечным в работе.

По типу питающей сети сварочные трансформаторы бывают однофазными и трехфазными. Последние, как правило, могут подключаться и к однофазной сети. На рисунке ниже представлены однофазный и трехфазный трансформаторы с регулированием тока магнитным шунтом.

Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов . К достоинствам сварочных трансформаторов относятся сравнительно высокий КПД (70-90%), простота эксплуатации и ремонта, надежность и дешевизна.

Список недостатков более обширен. Прежде всего, это низкая стабильность горения дуги, обусловленная свойствами самого переменного тока (наличие безтоковых пауз при переходе электрического сигнала через ноль). Для качественной сварки необходимо использовать специальные электроды, предназначенные для работы при переменном токе. Отрицательно сказываются на стабильности горения дуги и колебания входного напряжения.

Сварочным трансформатором нельзя варить нержавеющую сталь, которая требует постоянного тока, и цветные металлы.

Если мощность сварочного аппарата переменного тока достаточно велика, его вес может доставлять определенные трудности при переносе трансформатора с места на место.

И, тем не менее, недорогой, надежный и неприхотливый сварочный трансформатор - не такой уж плохой выбор для дома. Особенно в том случае, если варить приходится редко, а средств на покупку более функциональной модели не хватает.

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители - это аппараты, преобразующие переменное напряжение сети в постоянное напряжение электросварки. Существует множество схем построения сварочных выпрямителей с различными механизмами формирования выходных параметров тока и напряжения. Используются различные способы регулирования тока и формирования внешней вольт-амперной характеристики выпрямителей (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи) : изменение параметров самого трансформатора (подвижные катушки и секционированные обмотки, магнитные шунты), использование дросселя, фазное регулирование с помощью тиристоров и транзисторов. В наиболее простых аппаратах регулирование тока осуществляется трансформатором, а для его выпрямления используются диоды. Силовая часть таких аппаратов состоит из трансформатора, выпрямительного блока на неуправляемых вентилях и сглаживающего дросселя.

Блок-схема сварочного выпрямителя: T - трансформатор, VD - выпрямительный блок на неуправляемых вентилях, L - сглаживающий дроссель.

Трансформатор в такой схеме используется для понижения напряжения, формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима. К более современным и совершенным устройствам относятся тиристорные выпрямители, в которых регулирование режима обеспечивается тиристорным выпрямительным блоком, осуществляющим фазовое управление моментом включения тиристоров. Формирование необходимых внешних характеристик производится введением обратных связей по сварочному току и выходному напряжению.

Блок-схема сварочного выпрямителя: T - трансформатор, VS - тиристорный выпрямительный блок, L - сглаживающий дроссель.

Иногда тиристорный регулятор устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора, тогда выпрямительный блок может быть собран из неуправляемых вентилей - диодов.

Блок-схема сварочного выпрямителя: VS - тиристорный выпрямительный блок, T - трансформатор, VD - выпрямительный блок на неуправляемых вентилях, L - сглаживающий дроссель.

Полупроводниковые элементы выпрямителей нуждаются в принудительном охлаждении. Для этого на них помещают радиаторы, обдуваемые вентилятором.

На рисунке ниже приведена схема сварочного выпрямителя, в котором изменение сопротивления трансформатора и регулирование тока обеспечивается с помощью магнитного шунта - его смыканием или размыканием с помощью ручки на передней панели аппарата.

Принципиальная электрическая схема сварочного выпрямителя с магнитным шунтом: А - автоматический выключатель, Т - трансформатор, Др - магнитный шунт, Л - светосигнальная арматура, М - электровентилятор, VD - диодный выпрямительный блок, RS - шунт, PA - амперметр.

Однофазные схемы выпрямления переменного напряжения используются в цепях с небольшой потребляемой мощностью. По сравнению с однофазными, трехфазные схемы обеспечивают существенно меньшую пульсацию выпрямленного напряжения. Работа трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова с использованием диодов, применяемая во многих сварочных выпрямителях, показана на рисунке ниже.

Достоинства и недостатки сварочных выпрямителей . Основное преимущество выпрямителей, по сравнению с трансформаторами, заключается в использовании в них для сварки постоянного тока, обеспечивающего надежность зажигания и устойчивость горения сварочной дуги и, как следствие, более качественный шов. Имеется возможность варить не только углеродистую и низколегированную, но и нержавеющую сталь, и цветные металлы. Немаловажно и то, что сварка выпрямителем дает меньшее количество брызг. В сущности, этих преимуществ вполне достаточно для однозначного ответа на вопрос, какой сварочный аппарат выбрать - трансформатор или выпрямитель. Если, разумеется, не принимать во внимание цен.

К недостаткам следует отнести относительно большой вес аппаратов, потерю части мощности, сильную "просадку" напряжения в сети при сварке. Последнее относится и к сварочным трансформаторам.

Сварочные инверторы

Слово "инвертор" в своем исходном значении означает устройство для преобразования постоянного тока в переменный. На рисунке ниже приведена упрощенная схема сварочного аппарата инверторного типа.

Блок-схема сварочного инвертора: 1 - сетевой выпрямитель, 2 - сетевой фильтр, 3 - преобразователь частоты (инвертор), 4 - трансформатор, 5 - высокочастотный выпрямитель, 6 - блок управления.

Работа сварочного инвертора происходит следующим образом. Переменный ток частотой 50 Гц поступает на сетевой выпрямитель 1. Выпрямленный ток сглаживается фильтром 2 и преобразуется (инвертируется) модулем 3 в переменный ток с частотой в несколько десятков кГц. В настоящее время достигаются частоты в 100 кГц. Именно этот этап является самым важным в работе сварочного инвертора, позволяющим добиться огромных преимуществ по сравнению с другими типами сварочных аппаратов. Далее с помощью трансформатора 4 высокочастотное переменное напряжение понижается до значений холостого хода (50-60В), а токи повышаются до величин, необходимых для осуществления сварки (100-200А). Высокочастотный выпрямитель 5 выпрямляет переменный ток, который совершает свою полезную работу в сварочной дуге. Воздействуя на параметры преобразователя частоты, регулируют режим и формируют внешние характеристики источника.

Процессы перехода тока из одного состояния в другое контролируются блоком управления 6. В современных аппаратах эта работа выполняется транзисторными модулями IGBT, являющимися самыми дорогими элементами сварочного инвертора.

Система управления с помощью обратных связей формирует идеальные выходные характеристики для любого способа электросварки (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи) . Благодаря высокой частоте, вес и размеры трансформатора снижаются в разы.

По своей функциональности выпускаются инверторы следующих типов:

• для ручной дуговой сварки (ММА);
• для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG);
• для полуавтоматической сварки в среде защитных газов (MIG/MAG);
• универсальные аппараты для работы в режимах ММА и TIG;
• полуавтоматы для работы в режимах ММА и MIG/MAG;
• аппараты для воздушно-плазменной резки.

Как видно, значительную часть объема занимают радиаторы системы охлаждения.

Достоинства инверторов . Достоинства сварочных инверторов велики и многочисленны. Прежде всего, впечатляет их малый вес (4-10 кг) и небольшие размеры, позволяющие легко перемещать аппарат от одного места сварки к другому. Это достоинство обусловлено меньшим размером трансформатора благодаря большой частоте преобразуемого им напряжения.

Исключение из схемы силового трансформатора позволило также избавиться от потерь на нагрев обмоток и перемагничивание железа сердечника и добиться высокого КПД (85-95%) и идеального коэффициента мощности (0,99). При сварке электродом диаметром 3 мм потребляемая из сети мощность для сварочного аппарата инверторного типа не превышает 4 кВт, а для сварочного трансформатора или выпрямителя эта цифра равна 6-7 кВт.

Инвертор способен воспроизводить практически все виды внешних вольт-амперных характеристик. Это означает, что с его помощью можно выполнять все основные виды сварок - MMA, TIG, MIG/MAG. Аппарат обеспечивает сварку легированных и нержавеющих сталей и цветных металлов (в режиме MIG/MAG).

Аппарат не требует частых и длительных охлаждений при интенсивной работе, как этого требуют другие бытовые типы сварочных аппаратов. Его ПВ достигает 80%.

Инвертор обладает плавной регулировкой сварочных режимов в широком диапазоне токов и напряжений. Он имеет значительно более широкий, чем у обычных аппаратов, интервал регулировки сварочного тока - от нескольких ампер до сотен и даже тысяч. Для бытового пользования особенно важны малые токи, позволяющие производить сварку тонкими (1,6-2 мм) электродами. Инверторы обеспечивают качественное формирование шва в любых пространственных положениях и минимальное разбрызгивание при сварке.

Микропроцессорное управление устройством обеспечивает устойчивую обратную связь по току и напряжению. Это позволяет обеспечить полезнейшие и удобнейшие функции Arc Force, Anti Stick и Hot Start. Суть всех их состоит в качественно новом управлении сварочным током, позволяющим сделать сварку максимально комфортной для сварщика.

• Функция Hot Start (горячий старт) обеспечивает автоматическое увеличение тока в начале сварки, облегчающее поджог дуги.
• Функция Anti Stick (анти-залипание) является своего рода антиподом функции Hot Start. При соприкосновении электрода с металлом и возникновении угрозы его прилипания, сварочный ток автоматически снижается до тех значений, которые не вызывают расплавления электрода и его приваривания к металлу.
• Функция Arc Force (форсирование дуги) реализуется тогда, когда происходит отделение большой капли металла от электрода, сокращающей длину дуги и грозящей залипанием. Автоматическое увеличение сварочного тока на очень короткое время препятствует этому.

Эти удобные функции позволяют сварщикам невысокой квалификации успешно справляться со сваркой самых сложных металлоконструкций. Для тех, кто хоть раз поработал со сварочным инвертором, вопроса - какой сварочный аппарат лучше - не существует. После трансформатора или выпрямителя работа с инвертором превращается в удовольствие. Больше не нужно "долбить" электродом, чтобы зажечь не желающую зажигаться дугу, или судорожно отрывать его, если он намертво приварился. Можно просто поставить электрод на металл и, отрывая его, спокойно зажечь дугу - не беспокоясь о том, что электрод может привариться.

Инверторные сварочные аппараты можно применять при больших падениях напряжения сети. Большинство из них обеспечивают сварку в диапазоне сетевого напряжения 160-250В.

Недостатки сварочных инверторов . Трудно говорить о недостатках такого совершенного устройства, каким является сварочный инвертор и, тем не менее, они есть. Прежде всего, это относительно высокая цена аппарата и дороговизна его ремонта. При выходе из строя модуля IGBT придется заплатить сумму, равную 1/3 - 1/2 стоимости нового аппарата.

Инвертор предъявляет повышенные требования, по сравнению с другими сварочными аппаратами, к условиям хранения и эксплуатации, обусловленные его электронной начинкой. Аппарат плохо реагирует на пыль, поскольку она ухудшает условия охлаждения транзисторов, которые сильно греются в процессе работы. Их охлаждают с помощью алюминиевых радиаторов, осаждение пыли на которые ухудшает отдачу тепла.

Не любит электроника и низких температур. Любая минусовая температура нежелательна из-за появления конденсата на платах, а минус 15°С могут стать критическими. Хранение и работа инвертора в неотапливаемых гаражах и мастерских в зимнее время нежелательны.

Сварочные полуавтоматы

Говоря о сварочном оборудовании, нельзя обойти вниманием полуавтоматы - аппараты для сварки в среде защитных газов с механизированной подачей сварочной проволоки.

Сварочный полуавтомат состоит из:

• источника тока;
• блока управления;
• механизма подачи сварочной проволоки;
• пистолета (горелки) с рукавом-электропроводом, по которому осуществляется подача защитного газа, проволоки и электрического сигнала;
• системы подачи газа, состоящей из баллона с газом, электромагнитного газового клапана, газового редуктора и шланга.

В качестве источника тока используются сварочные выпрямители или инверторы. Использование последних повышает качество сварки и увеличивает количество свариваемых материалов.

По конструктивному исполнению сварочные полуавтоматы бывают двухкорпусными и однокорпусными. У последних источник питания, блок управления и механизм подачи проволоки размещены в одном корпусе. У двухкорпусных моделей механизм подачи проволоки вынесен в отдельный блок. Обычно это профессиональные модели, поддерживающие длительную эксплуатацию на повышенном токе. Иногда они оснащаются системой водяного охлаждения пистолета.

Сварка полуавтоматом в режиме ММА ничем не отличается от работы с обычным сварочным аппаратом. При использовании режима MIG/MAG электрическая дуга горит между непрерывно подаваемой плавящейся сварочной проволокой и материалом. Углекислый газ (или его смесь с аргоном), подаваемый через пистолет, защищает зону сварки от вредного воздействия кислорода и азота, содержащихся в воздухе. С использованием сварочных полуавтоматов варят высоколегированные и нержавеющие стали, алюминий, медь, латунь, титан.

Полуавтоматическая сварка являются одной из самых современных технологий дуговой сварки, идеально подходящей не только для производства, но и для дома. Полуавтоматы получили широкое распространение в промышленности и быту. Есть информация, что в настоящее время в России до 70% всех сварочных работ производятся именно сварочными полуавтоматами. Этому способствует широкая функциональность оборудования, высокое качество сварки и простота эксплуатации. Сварочный полуавтомат очень удобен для сварки тонкого металла, в частности, автомобильных кузовов. Ни одно предприятие автосервиса не обходится без этого удобнейшего оборудования.

Выбор сварочного аппарата

Выбор сварочного аппарата должен производиться под определенные потребности. Прежде чем отправляться в магазин, необходимо знать ответы на следующие вопросы.

• Какой металл - по марке и толщине - предстоит варить?
• В каких условиях будет производиться работа?
• В каком объеме?
• Каковы требования к качеству работ и квалификации сварщика?
• И, наконец, какая сумма может быть потрачена на приобретение сварочного аппарата?

В зависимости от ответов на эти вопросы и должны быть сформированы требования к приобретаемому оборудованию.

Если варить придется не только углеродистую и низколегированную сталь, но и высоколегированную и нержавеющую, то выбор нужно делать между сварочным выпрямителем и инвертором. Если предстоит сваривать металлы требующие защиты от кислорода или азота воздуха, например алюминий, то потребуется сварка в среде защитных газов, которую может обеспечить полуавтомат с режимом MIG/MAG.

Вообще, если говорить об универсальности оборудования, то лучшим выбором, пожалуй, будет полуавтомат с режимами MMA и MIG/MAG. Его наличие позволит выполнять практически любую работу по сварке металлов, с которой только приходится сталкиваться в обыденной жизни.

Если приходится иметь дело с тонким (тоньше 1,5 мм) металлом, предпочтение следует отдать опять же полуавтомату.

Работа при минусовой температуре, особенно при значениях ниже 10-15 °C, нежелательна для инверторов. Плохо сказывается на них также сильная запыленность. Вывод таков. Если работать предстоит при очень низких температурах в условиях большой запыленности, возможно, не останется иного варианта, как выбрать сварочный аппарат без суперсовременной электроники - сварочный трансформатор, выпрямитель на диодах или полуавтомат на базе последнего.

Высокие требования к качеству сварки и низкая квалификация сварщика однозначно склоняют к выбору сварочного инвертора с его удобством в работе и функциями Arc Force, Anti Stick, Hot Start.

Большой объем работ требует от сварочного аппарата высокой ПВ (продолжительности включения), иначе слишком много времени уйдет на простои во время его охлаждений. ПВ - одна из характеристик, которые отличают бытовые сварочные аппараты от профессиональных. У последних она достаточно велика или достигает даже 100%, что означает, что аппарат может работать без перерыва как угодно долго. Если говорить о бытовых моделях, то ПВ инверторов значительно превосходит ПВ сварочных трансформаторов и выпрямителей. В качестве минимального значения ПВ лучше принять 30%.

Выбирая сварочный аппарат, нужно подумать и о соседях. Если варить придется много, а напряжение в сети низкое и неустойчивое, для дома следует выбрать сварочный аппарат с учетом потребляемой им мощности. Постоянное мигание лампочек, происходящее при работе мощных сварочных трансформаторов и выпрямителей, возбуждает всеобщую ненависть к соседям-сварщикам. Инвертор с его экономным потреблением энергии и функцией противозалипания электрода не повредит добрососедским отношениям. При контакте электрода со свариваемым металлом сварочный трансформатор просаживает питающую сеть, инвертор же просто уменьшает сварочный ток (напряжение на клеммах), плюс инвертор более работоспособен при низком напряжении сети.

Основные требования к источникам тока для сварки

Чтобы отвечать своему предназначению, источники тока должны удовлетворять определенным требованиям, к основным из которых относятся следующие:

• напряжение холостого хода должно обеспечивать зажигание дуги, но не быть выше значений, которые являются безопасными для сварщика;
• источники питания должны иметь устройства, регулирующие сварочный ток в необходимых пределах;
• сварочные аппараты должны иметь заданную внешнюю вольт-амперную характеристику, согласующуюся со статической вольт-амперной характеристикой сварочной дуги.

Дуга может возникать либо в случае пробоя газа (воздуха), либо в результате соприкосновения электродов с последующим их отведением на расстояние нескольких миллиметров. Первый способ (пробой воздуха) возможен только при больших напряжениях, например, при напряжении 1000В и зазоре между электродами в 1 мм. Такой способ возбуждения дуги обычно не применяется из-за опасности высокого напряжения. При питании дуги током высокого напряжения (более 3000В) и высокой частоты (150-250 кГц) можно получить пробой воздуха при зазоре между электродом и деталью до 10 мм. Такой способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и его нередко используют.

Второй способ зажигания дуги требует разности потенциалов между электродом и изделием 40-60В, поэтому применяется чаще всего. Когда электрод соприкасается с изделием, создается замкнутая сварочная цепь. В момент, когда электрод отводится от изделия, электроны, которые находятся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, отрываются от атомов и электростатическим притяжением двигаются к аноду, образуя электрическую дугу. Дуга быстро стабилизируется (в течение микросекунды). Электроны, которые выходят из катодного пятна, ионизируют газовый промежуток и в нем появляется ток.

Скорость зажигания дуги зависит от характеристик источника питания, от силы тока в момент соприкосновения электрода с изделием, от времени их соприкосновения, от состава газового промежутка. На скорость возбуждения дуги влияет, в первую очередь, величина сварочного тока. Чем больше величина тока (при одном и том же диаметре электрода), тем большим становится величина сечения катодного пятна и тем большим будет ток в начале зажигания дуги. Большой электронный ток вызовет быструю ионизацию и переход к устойчивому дуговому разряду.

При уменьшении диаметра электрода (т.е. при увеличении плотности тока) время перехода к устойчивому дуговому разряду еще больше сокращается.

На скорость зажигания дуги влияют также полярность и род тока. При постоянном токе и обратной полярности (т.е. плюс источника тока подключается к электроду) скорость возбуждения дуги выше, чем при переменном токе. Для переменного тока напряжение зажигания должно быть не менее 50-55В, для постоянного тока - не менее 30-35В. Для трансформаторов, которые рассчитаны на сварочный ток 2000А, напряжение холостого хода не должно превышать 80В.

Повторные зажигания сварочной дуги после ее угасания из-за коротких замыканий каплями электродного металла будут возникать самопроизвольно, если температура торца электрода будет достаточно высокой.

Внешняя вольт-амперная характеристика источника представляет собой зависимость напряжения на клеммах и тока.

На схеме источник имеет постоянную электродвижущую силу (Еи) и внутреннее сопротивление (Zи), состоящее из активной (Rи) и индуктивной (Xи) составляющих. На внешних зажимах источника имеем напряжение (Uи). В цепи "источник-дуга" идет сварочный ток (Iд), одинаковый для дуги и источника. Нагрузкой источника является дуга с активным сопротивлением (Rд), падение напряжения на ней Uд=I Rд.

Уравнение для напряжения на внешних зажимах источника получается следующее: Uи = Eи - Iд Zи.

Источник может работать в одном из трех режимов: холостой ход, нагрузка, короткое замыкание. При холостом ходе дуга не горит, ток отсутствует (Iд=0). В этом случае напряжение источника, называемое напряжением холостого хода, имеет максимальное значение: Uи = Eи.

При нагрузке по дуге и источнику идет ток (Iд), а напряжение (Uи) ниже, чем при холостом ходе, на величину падения напряжения внутри источника (Iд Zи).

При коротком замыкании Uд=0, поэтому и напряжение на клеммах источника Uи=0. Ток короткого замыкания Iк=Eи/Zи.

Экспериментально внешняя характеристика источника снимается измерением напряжения (Uи) и тока (Iд) при плавном изменении сопротивления нагрузки (Rд), при этом дуга имитируется линейным активным сопротивлением - балластным реостатом.

Графическое представление полученной зависимости и есть внешняя статическая вольт-амперная характеристика источника. При уменьшении сопротивления нагрузки увеличивается ток и снижается напряжение источника. Таким образом, в общем случае внешняя статическая характеристика источника - падающая.

Бывают сварочные аппараты с крутопадающими, пологопадающими, жесткими и даже возрастающими вольт-амперными характеристиками. Есть и универсальные сварочные аппараты, характеристики которых могут быть крутопадающими и жесткими.

Внешние вольт-амперные характеристики сварочных аппаратов: 1 - крутопадающая, 2 - пологопадающая, 3 - жесткая, 4 - возрастающая.

Например, обычный трансформатор (с нормальным рассеянием) имеет жесткую характеристику, а возрастающая характеристика достигается путем обратной связи, когда с ростом тока электроника увеличивает напряжение источника.

При ручной дуговой сварке применяются сварочные аппараты с крутопадающей характеристикой.

Сварочная дуга тоже имеет вольт-амперную характеристику.

Сперва с увеличением тока напряжение резко падает, так как увеличивается площадь сечения столба дуги и его электропроводность. Затем с увеличением тока напряжение почти не изменяется, так как площадь сечения столба дуги увеличивается пропорционально току. Потом с увеличением тока напряжение возрастает, так как площадь катодного пятна не увеличивается из-за ограниченного сечения электрода.

При увеличении длины дуги вольт-амперная характеристика смещается вверх. Изменение диаметра электрода отражается на положении границы между жестким и возрастающим участками характеристики. Чем больше диаметр, тем при большем токе произойдет заполнение торца электрода катодным пятном, при этом возрастающий участок сместится вправо (на рисунке ниже показано пунктирной линией).

Стабильное горение дуги возможно при условии, если напряжение дуги равно напряжению на внешних зажимах источника питания. Графически это выражается в том, что характеристика сварочной дуги пересекается с характеристикой источника питания. На рисунке ниже показаны три характеристики дуги различной длины - L 1 , L 2 , L 3 (L 2 >L 1 >L 3) и крутопадающая характеристика источника питания.

Пересечение вольт-амперных характеристик источника и дуги (L 2 >L 1 >L 3).

Точки (A), (B), (C) выражают зоны устойчивого горения дуги при разной её длине. Видно, что чем больше будет наклон характеристики источника, тем меньше будет изменение сварочного тока при колебании длины дуги. А ведь длина дуги поддерживается в процессе горения вручную, потому не может быть стабильной. Вот почему только при крутопадающей характеристике трансформатора колебания кончика электрода в руках сварщика будут не сильно сказываться на стабильности горения дуги и качестве сварки.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Сварка металлов появилась немногим более 100 лет назад, но уже стала неотъемлемой частью жизни. Это отличный способ неразъёмного соединения металлических частей, использующийся очень широко благодаря надёжности, быстроте и минимальным затратам. Сварка применяется в самых разных областях — от создания многотонных масштабных конструкций до микроэлектроники. Давайте разберёмся, какие сварочные аппараты существуют, оценим их плюсы и минусы.

Сварочный аппарат-трансформатор

Наиболее традиционным видом сварочного аппарата, работающего на электричестве, является трансформатор. Основной элемент устройства — понижающий трансформатор, который преобразует напряжение электрической сети в значения, которые нужны для сварки металла. Самой известной методикой изменения силы тока является смещение обмоток. Меняется промежуток между обмотками — меняется и ток. КПД такого аппарата достигает 90%, но часть энергии будет потрачена на нагрев. Стоит трансформатор недорого, надёжен и долговечен, но сегодня сфера применения таких устройств сокращается из-за имеющихся недостатков. К минусам относятся большой вес аппарата, необходимость использовать специальные электроды для переменного тока. Кроме того, чтобы работать с таким сварочным аппаратом нужен немалый опыт, иначе качество шва может серьёзно пострадать.

Сварочный аппарат-выпрямитель

В целом это усовершенствованный вариант сварочного аппарата-трансформатора. Сварочные швы, которые создаются выпрямителем, будут более качественными, сам аппарат недорогой, долговечный, надёжный. Устройство включает понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный блок), элементы для защиты, регулирования и запуска. Переменный ток аппарат преобразует в постоянный, что гарантирует устойчивую и ровную дугу. Это уменьшает разбрызгивание металла, а работать можно с любыми электродами. Выпрямитель позволяет работать с различными видами металла. Сварочные аппараты-выпрямители используются достаточно широко, но у них есть и недостатки: большой вес и серьёзная «просадка» напряжения в электрической сети во время работы.

Сварочный аппарат-инвертор

Подобные сварочные аппараты также называются импульсными. Инверторы сегодня считаются одним из наиболее популярных устройств для сварки. Весят они, в отличие от двух вышеуказанных типов аппаратов, немного, общедоступны и надёжны. включает в себя силовой трансформатор, который приводит напряжение к нужной величине, дроссель-стабилизатор и блок электросхем. Сварочный трансформатор используется высокой частоты, он куда более лёгкий и компактный. К плюсам также можно отнести повышение качества дуги, уменьшение разбрызгивания металла, оптимизацию КПД. Работать с инвертором проще, чем с выпрямителем и трансформатором. Недостатков у сварочных аппаратов-инверторов практически нет, можно отнести к таковым только достаточно высокую стоимость. Главное — бережно хранить устройство в отапливаемом помещении, защищать от влаги, пыли и использовать специальные средства для защиты от скачков напряжения.

Сварочные аппараты-полуавтоматы

Полуавтоматические сварочные аппараты представляют собой более сложные устройства, чем перечисленные выше. В состав конструкции входят: выпрямитель, трансформатор, привод, который подаёт проволоку, баллон с газом, рукав с горелкой. Полуавтоматы могут работать без газа, с газом или переключаться на разные режимы. Если газ не используется, потребуется флюсовая проволока. К плюсам полуавтоматов следует отнести высокую производительность, а также качественный шов и работу с различными металлами. К минусам — большой расход материалов на угар и разбрызгивание металла.

Такое устройство, использующее вольфрамовый электрод, включает в себя комплект горелок, применяющихся с различным напряжением, управляющую схему, источник переменного или постоянного тока для сварки, приспособление для регуляции работы, стабилизатор дуги. Аргонодуговые аппараты используются, если необходимо качественно сварить цветные металлы. К преимуществам таких сварочных аппаратов относится использование взрывобезопасного и негорючего газа, возможность сваривать детали с тонкими стенками, чистая и качественная технология дуговой сварки . Шов получается эстетичный и высокопрочный, а во время работы нет искр. К минусам аргонодуговых аппаратов относится высокая стоимость всего оборудования, малая производительность, особые требования к опыту сварщика, невозможность работать при боковом ветре.

Аппарат для точечной сварки

Применяется при контактной сварке термомеханического класса. Детали располагаются между электродами, сжимаются, нагреваются, после чего надёжно соединяются, совместно деформируясь. Разогревают детали до пластичного состояния с помощью мгновенного импульса тока сварки. К достоинствам точечной сварки относят прочность шва, простоту достижения автоматизации, экономичность. Однако такой сварочный шов получается негерметичным, поэтому не получил широкого распространения.

Аппарат для газовой сварки

В данном случае применяются такие горючие газы, как ацетилен, водород, природный газ. На воздухе такие газы горят хорошо. Сама технология использования газового сварочного аппарата проста. К достоинствам также можно отнести отсутствие необходимости источника электрического тока, то есть работать можно практически где угодно. Кроме того, швы получаются прочными и качественными. Но газовая сварка производится только вручную, скорость работы невысока, как и производительность. Важно также чётко регулировать мощность горелки, уделить достаточно времени подготовке деталей.

Аппарат для плазменной сварки металлов

В этом случае расплавление металла проводится с помощью потока плазмы, то есть газа с заряженными частицами, которые проводят электрический ток. Температура дуги в таких случаях может достигать десятков тысяч градусов. Плазменная сварка относится к одним из наиболее современных методов, такой аппарат безопасен, экономичен в работе. Применяются баллоны с ацетиленом, кислородом, пропаном. Аппарат мобильный, сварочный шов получается минимальным, так как металл практически не деформируется. Однако строит аппарат дорого и применяется пока в основном профессионалами.

Время чтения: 7 минут

В современных магазинах можно встретить самые разнообразные разновидности сварочного оборудования. Дорогие, дешевые, отечественные, зарубежные, для домашней сварки, для профессиональной сварки… Как выбрать среди большого разнообразия и не ошибиться, потратив немалую сумму? И стоит ли вообще покупать дорогой сварочник?

Если тема выбора сварочного оборудования для вас в новинку, то эта статья поможет разобраться в вопросе. Вы узнаете, какие существуют виды сварочных аппаратов и их применение, а также какой аппарат выбрать, если вы новичок, практикующий или домашний сварщик.

Существует множество типов сварочных аппаратов, предназначенных для выполнения определенных работ. Мы не будем перечислять их все, поскольку в этом нет необходимости. Ниже представлена краткая классификация, из которой вы узнаете о самых популярных видах сварочного оборудования.

Трансформатор

Сварочный трансформатор - это самый примитивный и старейший вид сварочника. Его характерные черты - это большой вес, крупные габариты и практически неограниченная мощность.

У трансформатора нет ни микросхем, ни какой бы то ни было другой «умной» начинки. Вся его работа основана на простейших принципах электротехники. Благодаря этому трансформаторы крайне долговечны, практически не ломаются и если уж сломались, то легко ремонтируются «на коленке» своими силами.

К тому же, из-за практически неограниченной мощности трансформаторы можно применять как при сварке тонких металлов, так и при работе с толстыми деталями. Вот только трудности при использовании трансформатора начинаются еще в самом начале работы…

Чтобы настроить такой простой параметр как силу тока, нужно знать основы электротехники, понимать, что такое индуктивное сопротивление и тиристоры. Нет «волшебной» кнопки или регулятора, с помощью которого можно выставить нужное значение, как в инверторе или полуавтомате.

Еще одна трудность при работе с трансформатором - это невозможность сварки на постоянном токе, поскольку трансформатор выдает только «переменку». Что это значит? Это значит, что вы не сможете варить алюминий, нержавейку и любые другие цветные металлы. К тому же, дуга на горит очень нестабильно и плохо поджигается. А это дополнительная проблема для новичка.

Не забывайте и о габаритах, о которых мы вскользь уже упоминали. Трансформатор нужно перевозить на тележке. У вас не получится бросить его в багажник машины или забраться с ним на высоту.

Есть ли достоинства? Да. Низкая цена, большая мощность и невероятная ремонтопригодность. Также многие сварщики старой школы любят трансформаторы, поскольку когда-то учились на них и работали. Ведь альтернативы просто не было.

Инвертор

За счет современной «начинки» инверторы бывают самых разнообразных размеров. От ультра компактных, помещающихся в рюкзак, до громоздких мощных аппаратов, предназначенных для стационарного сварочного поста.

Поэтому ассортимент инверторов крайне велик. Нужен аппарат для сварки на высоте? Без проблем, в продаже есть инверторы весом не более 5 килограмм. Нужен мощный аппарат для работы с толстыми деталями? Это тоже не проблема. И это не значит, что маленький маломощный инвертор будет стоить дешевле крупногабаритного. Цена как раз зависит только от производителя.

На что еще способны микросхемы? Благодаря им производители научились внедрять в инверторы дополнительные функции. И зачастую это не маркетинговый ход, а действительно полезные опции. С помощью этих функций удается получить наибольший КПД, упростить себе работу и улучшить качество сварных швов.

Именно поэтому инверторные сварочные аппараты так что используют новички. А вот что понравится дачникам, так это возможность работы даже при нестабильном или малом напряжении.

Но у всей этой технологичности есть свои недостатки. Первый из них - дорогой ремонт и, в целом, частые поломки. Чтобы качественно отремонтировать инверторный сварочник, нужно идти в сервисный центр или к хорошему мастеру. А это недешевая услуга.

При этом к поломкам может привести все, что угодно. Начиная от пыли, попавшей через решетку охлаждения, заканчивая неправильными настройками или халатным отношением к хранению. Любой перепад температур и влажности может привести к поломкам. А пыль без проблем оседает на системе охлаждения и выводит из строя электронику.

Что еще вас неприятно удивит, так это цена на качественный инвертор. Китайские производители в буквальном смысле клепают дешевые сварочники, которые работают пару раз от силы, а затем перегреваются или просто выходят из строя. Логично, что покупка такого аппарата бессмысленна. Но чтобы купить качественный инвертор от европейского бренда нужно выложить круглую сумму. Зачастую она намного выше, чем цена на тот же трансформатор.

Но, несмотря на все эти недостатки, инверторы популярны. Все дело в большом ассортименте и функциональности. Они удобны и просты в эксплуатации, с ними справится даже начинающий сварщик.

Полуавтомат

Это разновидность инвертора, но с дополненным функционалом. Помимо всех стандартных опций у полуавтомата есть так же система подачи сварочной проволоки и защитного газа. Полуавтоматы в принципе используются только для сварки в среде защитного газа с применением проволоки. У некоторых моделей есть возможность обычной дуговой сварки, как у инвертора, но это дополнительная функция.

Аппарат получил свое название из-за особенностей работы подающего механизма. Механизм подает проволоку в полуавтоматическом режиме. Сварщик вручную заправляет присадочный материал и выставляет скорость подачи, а механизм следует командам. Поэтому такое оборудование называют полуавтоматом.

Помимо полуавтоматов существуют еще автоматы или автоматическое оборудование. Оно отличается лишь степенью механизации. Здесь подающий механизм сам решает, с какой скоростью подавать проволоку. То есть, делает это в автоматическом режиме.

Благодаря применению газа при полуавтоматической сварке швы получаются по-настоящему качественными и прочными. Можно варить все: от нержавейки до цветных металлов. Качество швов в любом случае будет отличным. Но только при условии, что у вас уже есть опыт.

Есть ли недостатки у такого типа устройств? Конечно. Современные полуавтоматы и автоматы хоть и технологичны, но все-таки весьма громоздкие. Не такие большие, как трансформатор, но и на плечо их не повесишь. Ситуация усложняется , который в зависимости от объема тоже нужно каким-то образом перевозить с места на место. Отдельная проблема - это цена. Она еще выше, чем при покупке инвертора.

Какой сварочный аппарат выбрать?

Теперь вы знаете, какие существуют типы сварочных аппаратов. У каждого типа есть свои достоинства и недостатки, а также характерные особенности. Например, сварочные полуавтоматы и инверторы отличаются не только конструкцией, но и сферой применения.

Однако вопрос с выбором остается открытым. Какой сварочник лучше? Давайте разбираться.

Чтобы выбрать сварочный аппарат вам нужно знать, какие сварочные работы вы собираетесь выполнять. Если вы начинающий сварщик, который планирует развивать свои навыки, то рекомендуем купить мощный инвертор или полуавтомат из средней ценовой категории (от 300$ до 500$).

Если вы домашний умелец, который собирается варить несложные конструкции (например, теплицу) или чинить металлические изделия, то лучше купить бюджетный компактный инвертор, который можно повесить на плечо. С ним вы сможете перемещаться по всему дачному участку.

Если денег очень мало, но хочется изучить азы сварки, при этом вам не страшны трудности, то подойдет трансформатор. Если можете добавить немного денег, то лучше сразу купите простенький инвертор. У трансформатора слишком много недостатков и нюансов, усложняющих работу. Это выбор для тех, кто не ищет легких путей.

Ну а профессионалы своего дела наверняка и так знают, какое оборудование выбрать ?

Вместо заключения

Мы перечислили основные виды сварочного оборудования, которые используются чаще всего. Что выбрать - решать вам. Опирайтесь не только на свой бюджет, но и на технические характеристики сварочного аппарата, а также учитывайте фронт предстоящих сварочных работ. Согласитесь, не стоит покупать дорогой полуавтомат, чтобы пару раз в год варить им забор на даче. Точно так же не стоит покупать дешевый инвертор, если вы хотите варить что-то сложнее теплицы. Желаем удачи в работе!

Дачнику, собственнику частного дома или гаража, вполне доступно выполнять сварочные работы самостоятельно. Выбор типа бытового сварочного аппарата зависит от того, что и как требуется надежно соединить.

Консультации и советы продавцов, конечно, помогут сориентироваться в многообразии коммерческих предложений. Однако личная осведомленность покупателя и самые элементарные знания помогут задать правильные вопросы и понять ответы на них.

В этой статье вы найдете для себя базовую информацию о том, что такое сварка и на чем основан принцип работы сварочного аппарата.

Что такое сварка?

Процесс неразъемного соединения нескольких деталей в единое целое посредством нагрева, деформирования и применения присадочных материалов (электродов) называется сваркой.

Материалы твердых соединяемых компонентов нагреваются до состояния, когда возникают межмолекулярные или межатомные связи в месте сварки. Аналогичного эффекта можно достичь, оказывая давление на поверхности в месте желаемого соединения.

Сочетание давления и нагрева позволяет оптимизировать и регулировать процесс сварки. Причем чем выше температура, тем меньшее требуется давление. При достижении температур плавления материалов соединяемых деталей потребность в давлении на них и вовсе исчезает.

Способ сварки, будучи зависимым от ряда факторов, влияет на выбор сварочного оборудования.

В этой статье мы говорим не о промышленных, а о бытовых сварочных аппаратах, которые можно купить в магазинах. Поэтому ограничимся описанием оборудования, в котором реализуется принцип электродуговой сварки, и сварочных полуавтоматов, для сварки которыми необходима газовая среда.

Принцип работы сварочного трансформатора

Сварочные аппараты этого типа работают на переменном токе, сила которого регулируется путем изменения напряжения с помощью понижающего трансформатора. В итоге обеспечивается надежное питание сварочной дуги, температура которой может составлять несколько тысяч градусов по Цельсию.

В большинстве конструкций понижение напряжения до требуемого для поддержки стабильности сварочной дуги уровня достигается за счет перемещения одной из обмоток по магнитопроводу-сердечнику. Полученное рабочее напряжение, как правило, не превышает 80В при исходных уровнях 220-380В. Индуктивное сопротивление обмоток изменяется и таким образом регулируется величина сварочного тока.

Кроме этой применяются также конструкции с подвижным магнитным шунтом или тиристорами.

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор преобразует напряжение и обычный переменный ток (частота 50 Гц, напряжение сети 220В) до значений, необходимых для возникновения и поддержания сварочной электродуги.

Схематично это происходит так:

• Сначала переменный ток трансформируется в постоянный с помощью первичного выпрямителя. Для понижения напряжения с 220В до необходимого уровня служит инверторный блок, в котором постоянный ток становится снова переменным, но высокочастотным, как и напряжение.
• В трансформаторе полученное высокочастотное напряжение понижается до оптимального значения. В результате этих преобразований сила тока значительно повышается.
• После оптимизации напряжения высокочастотный переменный ток во второй раз преобразуется в постоянный. Далее его сила регулируется до требуемых величин.

Таким образом, в сварочном инверторе ток и напряжение четко контролируются. Это позволяет плавно регулировать их уровни и выполнять широкий диапазон сварочных работ для соединения деталей даже из самых тугоплавких металлов и сплавов.

Принцип работы сварочного полуавтомата

Электроды тут не нужны. Потому что в сварочном полуавтомате применяется специальная сварочная проволка, которая плавится в газовой среде.

Для облегчения понимания, что такое сварочный полуавтомат, достаточно знать, что это – установка, в которую входят:

• Источник питания, которым может быть сварочный инвертор или сварочный выпрямитель
• Устройство подачи сварочной проволоки
• Сварочная горелка
• Система управления
• Соединительные кабели и шланги

Сварочная проволка через специальное устройство плавно и корректно поступает в сварочную горелку. В место сварки также подается чистый углекислый газ или его смесь с аргоном.

Так что к вышеперечисленным компонентам установки логично добавить и специальные газосодержащие емкости, а также катушки с намотанной сварочной проволокой.

Информация о том, на чем основан принцип работы сварочного аппарата, в зависимости от его типа, надеемся, поможет лучше разобраться в потребительских характеристиках этого необходимого в быту оборудования и сделать оптимальный выбор.

В этой статье: виды сварочных аппаратов, принцип их работы, характеристики, ГОСТы; стоимость сварочных аппаратов; как сделать сварочный аппарат своими руками; критерии выбора сварочного аппарата.

Среди всего строительного оборудования сварочный аппарат занимает особое место хотя бы потому, что ни одна стройка без него не обходится — иного способа надежно соединить металлические конструкции и трубы просто не существует. Что могло бы заменить сварное соединение? Крепление анкерами, болтами или заклепками, соединение труб хомутами — все эти и подобные им способы дают либо временное решение проблемы, либо неприменимы по множеству причин. Сварочные аппараты бывают разных конструкций и типов — трансформаторы, выпрямители, инверторы, генераторы, полуавтоматы — разобраться в этом многообразии поможет данная статья.

Его задача — понижение напряжения из электрической сети до необходимого уровня (ниже 141 V) и регулировка сварочного тока до желаемых значений.

Конструкция любого трансформатора должна соответствовать ГОСТ 95-77, она включает в себя стальной магнитопровод (сердечник) и две обмотки в изоляции — первичную (подключается к сети) и вторичную (соединена с держателем электродов и объектом сварки). В трансформаторах популярной серии ТДМ первичная обмотка жестко соединена с сердечником, катушки вторичной обмотки удалены от катушек первичной (их по две на каждую обмотку) на некоторую дистанцию. Зажигание дуги требует напряжения на вторичной обмотке в диапазоне 55-60 V, для большинства электродов , применяемых при ручной сварке, достаточно 50 V.

Вращением винта с помощью ручки соединенные с сердечником катушки вторичной обмотки перемещаются по вертикали — выполняется настройка сварочного тока до необходимых параметров. При сближении обмоток (рукоять вращают по часовой стрелке) уменьшаются индуктивное сопротивление и магнитный поток рассеивания, сварочный ток при этом возрастает, обратным вращением достигается его уменьшение. Диапазон регулировки сварочного тока: при параллельном соединении катушек в обеих обмотках — 65-460 А, при последовательном — 40-180 А. Рукоятка на крышке трансформатора предназначена для переключения диапазонов тока.

Что происходит в сварочном трансформаторе при подключении его к сети переменного тока? Поступление переменного тока в первичную обмотку вызывает намагничивание сердечника. Пройдя через вторичную обмотку, магнитный поток сердечника вызывает в ней переменный ток более низкого напряжения, чем поступающий на первичную обмотку. При большем количестве витков на вторичной обмотке напряжение будет более высоким, при меньшем — напряжение ниже.

Величина сварочного тока регулируется посредством управляемого индуктивного сопротивления, изменяющего поток магнитного рассеивания. Способов изменения сварочного тока два: перемещаемые катушки (как в трансформаторах ТДМ), магнитные шунты или витковое (ступенчатое) регулирование; дополнение конструкции трансформаторов реактивной катушкой. Выбор способа регулирования зависит от магнитного рассеивания в данном трансформаторе: при повышенном рассеивании используется первый способ регулировки; при нормальном — второй.

КПД сварочных трансформаторов невысок — редко превышает 80% барьер, их вес внушителен. Проводя сварочные работы с этим оборудованием сложно добиться высокого качества шва, разве что использовать особые стабилизирующие электроды, способные улучшить сварной шов. Однако минусы сварочных трансформаторов компенсируются невысокой ценой (от 6 000 руб.) и их неприхотливостью.

Этот аппарат требует подключения к сети постоянного тока. Конструкция выпрямителя включает в себя блок вентилей, трансформатор и дроссель (в некоторых моделях) — исполнение по ГОСТ 13821-77. Наибольшее распространение получили многофазные выпрямители — их габариты гораздо меньше, чем у трансформаторов, поэтому их проще использовать в сварочных работах. Вентили в конструкции выпрямителей могут быть кремниевыми или селеновыми — первый их тип обладает меньшими размерами, но требует дополнительного охлаждения. КПД селеновых вентилей ниже, но они обладают большей устойчивостью к перегрузкам, чем кремниевые.

Регулировка сварочного тока в выпрямителе выполняется тремя способами: увеличением/уменьшением дистанции между обмотками; с помощью дросселя насыщения; обмоток трансформатора, разделенных на секции. Схемы, по которым собираются сварочные выпрямители — трехфазная мостовая и однофазная мостовая с двухполупериодным выпрямлением. Сборка по первой схеме более распространена, т.к. построенный по ней выпрямитель содержит в конструкции меньшее число вентилей — при этом сварочная дуга горит более устойчиво.

Сварочный выпрямитель крайне неустойчив к перегреву — необходимо постоянно следить за исправностью вентиляторов обдува, иначе сварочный аппарат сгорит. Стоимость сварочного выпрямителя — от 12 000 руб.

Состоит из двух основных элементов — генератора постоянного тока и асинхронного двигателя, установленных в одном корпусе (якорь генератора и ротор двигателя установлены на общий вал). Технические требования к конструкции сварочных генераторов приведены в ГОСТ 304-82.

Сварочные генераторы создаются по нескольким схемам, среди которых наиболее популярны две. Первая — обмотка возбуждения независима, размагничивание происходит через последовательную обмотку. Питание такого генератора выполняется через выпрямитель с селеновыми вентилями от сети переменного тока — образуется магнитный поток, индуктирующий напряжение на щетках генератора, что вызывает возбуждение дуги. Изменяя (переключая) на последовательной обмотке число витков, оператор сварки регулирует сварочный ток до необходимых характеристик.

Вторая по популярности схема сварочного генератора — обмотка возбуждения параллельна, обмотка размагничивания последовательна. Для магнитных полюсов таких генераторов требуется ферромагнитная сталь — они должны обладать остаточным магнетизмом. В качестве источника питания используется бензиновый (дизельный) двигатель.

По своим характеристикам сварочные генераторы далеко не идеальны — они дороги (средняя цена — от 50 000 руб.), имеют сложную конструкцию, их КПД низок (0,7), высок расход электроэнергии (5 кВт/ч на кг расплавленного металла). Однако в полевых условиях без них не обойтись — только бензиновые (дизельные) сварочные генераторы обеспечат зажигание и устойчивость дуги в отсутствии электросети.

Этот сварочный агрегат построен на транзисторных электрических схемах. ГОСТ на устройство и рабочие параметры сварочных инверторов в России не разработан — каждый производитель разрабатывает собственные ТУ (технические условия). Принцип его работы таков: переменный ток из электросети поступает в выпрямитель (преобразуясь в постоянный ток), затем в силовой модуль, где постоянный ток вновь становится переменным, но уже с более высокой частотой. Следующий этап — высокочастотный трансформатор, откуда выпрямленное напряжение направляется на сварочную дугу.

Конструкция сварочного инвертора отлична от устройства сварочных трансформаторов и выпрямителей — в ней нет силового трансформатора. Его работа построена на инверсии (фазовом сдвиге) напряжения — усиление тока выполняется каскадом и управляется микропроцессором. Получаемый в результате сварочный ток имеет практически идеальное значение, что качественно влияет на сварочные работы. Электрические блоки силовых схем сварочных инверторов построены на транзисторах MOSFET (МОП — металл/оксид/полупроводник) или IGBT (биполярный транзистор, затвор изолирован).

Преимущества сварочного инвертора: небольшой вес (не более 10 кг) и габариты; высокий КПД — 85-90%; микропроцессор отслеживает малейшие изменения напряжения и тока (залипание электрода в процессе сварки полностью исключено); «тонкая» регулировка сварочного тока в широком диапазоне.

Недостатки: высокая чувствительность к пыли, к сварочным перегрузкам (например, к попыткам разрезать металл внушительной толщины), высокая стоимость — от 9 000 руб.

Исполняется по условиям ГОСТ 18130-79. Состоит из источника питания (обычно сварочный инвертор или выпрямитель), блока управления, механизма подачи и самой сварочной проволоки (d от 0,6 до 2,0 мм), баллона с активным газом (углекислый газ — MAG-сварка или аргон — MIG-сварка). Для работы на этом сварочном аппарате держатель электродов (как сами электроды) не используется — рабочим инструментом здесь служит горелка, через которую подается проволока. Кстати о проволоке для сварочных полуавтоматов — используется нержавеющая, стальная, флюсовая и алюминиевая проволоки (лучше, если с обмеднением). Флюсовая проволока также изготовлена из стали, однако производить сварку с ней можно без создания среды защитного газа.

Подача защитного газа к объекту сварки позволяет вытеснить кислород, не давая тому окислять сварочный шов, тем самым многократно улучшая характеристики сварки.

Преимущества сварочного полуавтомата: достижение прочного сварного шва длиной до нескольких метров, легкая и безопасная сварка тонкого металла (любых марок стали и сплавов алюминия). Блок управления позволяет сохранить заданные режимы сварки, с последующей их активацией.

Недостатки: потребность в громоздких баллонах с газом, высокий расход недешевого инертного газа (в среднем MIG-сварка потребует расхода аргона 9 л/мин).

Средняя стоимость сварочного полуавтомата составляет 11 000 руб. (220 V) и 20 000 руб. (380 V).

Конструкция большинства самодельных сварочных аппаратов требуют для их создания определенных навыков и специфических материалов. Между тем, наиболее простое устройство для сварки в быту можно устроить и без знания электротехники — понадобятся лишь обычные автомобильные аккумуляторы (сойдут и б/у).

Итак, четыре 12-вольтовых аккумулятора или два 24-вольтовых последовательно соединяются электрическими кабелями с зажимами-«крокодилами», к « — » крайнего аккумулятора подсоединяется кабель с держателем сварочных электродов, « + » другого крайнего аккумулятора соединяется через кабель и зажим со свариваемой деталью. Вот и все — просто и эффективно! Такой сварочный аппарат, выполненный своими руками, имеет несколько преимуществ: ровный сварочный шов (нет никаких скачков напряжения), независимость от электросети в процессе сварки. Наконец, по завершении сварочных работ аккумуляторы можно использовать по их прямому назначению — для 3-х мм электрода понадобится ток силой в 90-120 A, т.е. он не потребует и 60% от штатной нагрузки аккумулятора.

Для постоянного использования сварочного аппарата из аккумуляторов понадобится 54-вольтовое зарядное устройство (если аккумуляторов четыре) и зарядный ток в 5 A (если емкость аккумуляторов 55 Ah. Используя самодельный сварочный аппарат из аккумуляторов летом, необходимо периодически доливать в аккумуляторные банки дистиллированную воду (не водопроводную!) — ее уровень будет понижаться из-за испарения. При использовании необслуживаемых аккумуляторов никаких действий с ними выполнять не требуется.

Прежде всего — не полагаться на внушительный вес предлагаемого аппарата. Современные сварочные аппараты по сравнению с «тяжеловесными» трансформаторами имеют в два-три раза меньший вес. Килограммы, составляющие вес аппарата для сварки, особенно ощутимы при частом перемещении от одного объекта работ к другому — если предполагается такое передвижение, то стоит выбрать наиболее легкий сварочный прибор.

От какой сети будет запитан аппарат? На производстве чаще всего это 380 V, в быту — 220 V. Стоит сразу отметить — если напряжение в сети скачкообразно, то лучше выбрать сварочный инвертор, т.к. любой другой сварочный аппарат попросту сгорит.

Какой металл будет свариваться? Для цветного металла или чугуна потребуется сварочный выпрямитель или генератор, т.к. здесь требуется постоянный ток. Для сварочных работ на тонком металле кузова автомобиля лучше подойдет полуавтомат. Сварка черного металла допустима простым сварочным трансформатором.

При выборе конкретной модели обратите внимание, сколько времени может работать данный аппарат без угрозы перегрева — в паспорте эти данные будут указаны под аббревиатурой «ПВ» (продолжительность включения) или «ПВР» (продолжительность времени работы). В России и СНГ эталоном являются 5 минут, в Европе — 10 минут. Т.е. паспортное значение «ПВ» 20% для отечественного сварочного аппарата означает, что работать с ним можно 5 х 20% = 1 минуту, после чего прибору требуется четырехминутный перерыв; для импортного те же 20% означают — 10 х 20% = 2 минуты работы и 8 минут «отдыха». Чем меньше сила сварочного тока, тем выше значение «ПВ» (меньше перегревается аппарат) и наоборот. Оптимальным значением будет «ПВ» 15-20% (в быту), 60% (на производстве).

Выходные параметры сварочного аппарата — чем выше показатели напряжения и выходного тока, тем с более толстым металлом он может работать. С другой стороны при высоких параметрах обмотки аппарата быстрее нагреваются, т.е. его быстрее отключит встроенный термостат, поэтому фактических рабочих циклов будет меньше, а простоев — больше. Правильным будет здесь остановится на приборе с выходными параметрами, превышающими необходимые на 30%.

Абдюжанов Рустам, специально для рмнт.ру