Как рассчитать мощность для сварочного аппарата
Отправим материал на почту
Ко мне обратился товарищ с просьбой помочь выбрать сварочный инвертор для дома. Для решения этого вопроса я стал выяснять, для каких целей приобретается данное устройство. Ведь самым важным параметром является мощность сварочного аппарата. А чтобы правильно ее рассчитать, необходимо изначально определить в каких условиях ему придется работать.
Выбор сварочного аппарата
Для правильного выбора я всегда советую в первую очередь определиться с областью использования сварочного агрегата. Обычно он покупается для домашнего использования. Но нередко с помощью него пытаются и заработать на сторонних заказах. Поэтому заранее нужно понять, насколько часто он будет применяться.
Все аппараты для сварки можно поделить на 3 категории:
Вот на последнюю категорию обычно и нацеливаются домашние мастера. И в этом случае нужно помнить, что подобные аппараты не рассчитаны на продолжительную работу. А тем более на постоянное использование. Поработав максимально не более десяти минут, придется сделать на такое же время перерыв.
Бытовые агрегаты быстро перегреваются. И чем больший износ получает прибор, тем продолжительнее нужен отдых. А время непрерывного действия начтет сокращаться. Но для домашних дел или облагораживания дачи совершенно не критично, сколько пауз в работе потребуется сделать.
Агрегаты полупрофессионального, а тем более профессионального класса способны работать без перерыва намного дольше. Например, некоторые из последней категории могут варить без отдыха в течение суток. Но не стоит забывать, что сила тока у таких аппаратов может доходить до 500 ампер.
Обычно профессиональные агрегаты работают от трехфазной сети. Но немало таких, которые питаются от 220 Вольт. Не следует радоваться этому обстоятельству. Дело в том, что домашняя проводка не рассчитана на такие приборы. И в лучшем случае либо аппарат будет часто отключаться, либо очень быстро повыгорают все розетки. В худшем – недалеко до пожара.
Поэтому нужно не забывать, что в домашней сети сила ток не должна превышать 160 ампер. И в соответствии с этим подбирать мощность сварочного инвертора при покупке. К тому же городская электросеть часто грешит скачками. Перепады до 20 % обычно все аппараты выдерживают неплохо. Но лучше выбрать тот, в котором предусмотрена защита от скачков напряжения.
От чего зависит мощность
При покупке придется довольствоваться только данными, указанными в техническом паспорте. Подобная информация далеко ненадежна. И даже аппарат, имеющий цифровой дисплей, может ввести в заблуждение. Поэтому, чтобы правильно рассчитать необходимую мощность сварочного аппарата на 220 В, необходимо изучить важные характеристики.
Параметры, которые влияют на мощность:
- Диапазон сварочного тока и выходного напряжения.
- Напряжение у сварочной дуги.
- КПД агрегата.
- Максимальная длительность непрерывной работы (коэффициент мощности).
Помимо скачков напряжения в городской сети, последнее может опуститься до 10 % от номинальной нормы при включении самого аппарата в розетку. Поэтому целесообразно приобретать прибор с рабочим интервалом от 150 до 250 Вольт. Именно такие показатели способны обеспечить хорошую мощность.
Последняя также напрямую зависит от минимального и максимального значения силы тока. Для бытовых приборов первая величина может колебаться от 10 до 50 ампер. Второе значение должно находится в пределах от 100 до 160 ампер.
Следует помнить, что дешевые аппараты, выдающие напряжение сварочной дуги всего в 20-30 В, не могут дать хорошей мощности. А что касается КПД прибора, то у устройств с силой тока максимум в 160 А, оно не превышает 0,85 %.
Как я уже говорил, всем бытовым сварочным аппаратам необходимы паузы в работе. Поэтому следует обратить внимание на данные в паспорте, указывающие на продолжительность включения. Если этот параметр составляет 50 %, то время на отдых будет равняться периоду непрерывного действия. И чем меньше этот показатель, тем больший срок потребуется прибору на восстановление.
Эти параметры также указывают на коэффициент мощности. И если в паспорте стоит цифра – 0,6, то это говорит, что прибору, проработавшему три минуты до срабатывания защиты от перегрева, потребуется не больше двух минут на отдых.
На видео показана потребляемая мощность инверторного сварочного аппарата на 220 В:
Пример расчета мощности сварочного инвертора
Предлагаю посчитать, сколько кВт будет потреблять сварочный аппарат, опираясь только паспортные данные. Допустим мы имеем прибор, работающий от городской сети. В документах указано, что максимальная сила тока равна 160 А, а на дугу выдается напряжение в 23 В. Заявленное КПД составляет 0,8. А время непрерывного действия равно 70 %.
Сначала мы умножаем силу тока на напряжение дуги. А затем результат делим на КПД. Таким образом мы узнаём, что при работе прибор потребляет 4,6 кВт за один час. Но не забывает про время на остывание. Поэтому полученный результат еще необходимо умножить на коэффициент 0,7.
Так мы находим, что в среднем за час работы сварочный аппарат потратит уже всего 3,22 кВт. Такие расчеты считаются самыми правильными и близки к действительности. А если учитывать время на смену электродов и подготовку деталей к сварке, то паузы между непрерывной работой станут еще больше. Но обычно эти данные не участвуют в расчетах.
Видео расскажет, как правильно рассчитать, сколько киловатт потребляет сварочный аппарат:
На что еще обратить внимание при выборе
В завершение поделюсь своим мнением, какие дополнительные функции будут не лишними для прибора. Ведь во многом качество и удобство в работе определяют и даже незначительные параметры. Например, немаловажную роль для безопасности имеет класс защиты. В документах эта информация должна быть обязательно.
Кроме разделения приборов по питанию от трехфазной или однофазной сети, следует обратить внимание, присутствует ли такая хорошая функция, как антизалипание. Если электрод прилип к поверхности, будет крайне полезным автоматическое отключение аппарата от сети.
Также помогает в работе «горячий старт». Он позволяет быстро зажечь дугу. А наличие дисплея поможет не путать режимы работы и предоставит полезную информацию. Есть универсальные инверторы, в которых переход на аргонодуговую сварку осуществляется в одно касание.
Видео покажет, по каким критериям выбрать сварочный аппарат, мощность потребления электроэнергии которого позволит сэкономить:
Что в итоге…
Я постарался подробно объяснить, от чего зависит, сколько кВт потребляет сварочный аппарат. Теперь вы знаете, что важными параметрами являются выходное напряжение на дуге и максимальная сила тока. Также имеет большое значение, сколько потребуется агрегату времени на остывание.
Для правильного расчета мощности, нужно перемножить силу тока на напряжение дуги. Затем разделить результат на КПД, указанный в паспорте. И не забыть умножить полученный итог на коэффициент мощности. Только тогда можно получить реальный показатель потребляемой мощности прибора.
Напишите в комментариях, как думаете – так ли необходим для дома мощный сварочный аппарат? Ведь большинство работ на даче или в гараже совершенно не требует больших энергозатрат. Не лучше ли приобрести что-нибудь подешевле и значительно сэкономить семейный бюджет?
Потребляемая мощность сварочных аппаратов
Без верного и наиболее точного расчёта потребляемой мощности сварочный аппарат из полнофункционального агрегата превратится в источник проблем. К ним относят выгорание проводки и электрики, повреждение счётчика, возможность возгорания и возникновения пожара.
Сколько киловатт потребляют разные виды?
Потребляемая мощность сварочных аппаратов – величина, приближённо определяемая простым умножением рабочего тока на напряжение сварочной дуги, минус потери на нагрев (с учётом КПД электроники агрегата). Бытовая сеть с одной фазой рассчитана на мощность, превышающую 3 киловатта в непрерывном режиме. Однако мощность более 3,5 кВт не может обеспечиваться непрерывно.
Традиционная схема – сварочный трансформатор – потребляет порядка 10 кВт электроэнергии ежечасно. Этот показатель соответствует прерывистой работе в режиме «минуту варим, минута – перерыв в работе». Старшее поколение технически подкованных людей помнит, как скакало напряжение по всей улице, когда кто-то из соседей занимался сваркой: оно падало во время сварки с 220 до 180-200 вольт.
Но уличные кабели с площадью сечения в 10 мм2 выдержат ток сварочной дуги до сотен ампер, чего не скажешь о межквартирной или внутридомовой проводке. Потери электричества на трансформаторе при электросварке переменным током могут достигать 40%. Соответственно, КПД сварочного трансформатора опускается до 60%, когда сварщик варит много мощных металлоконструкций по несколько часов без перерыва.
Сварочный инвертор, ставший наиболее популярным, вписывается в требования квартирной однофазной линии. Он работает с напряжением сварочной дуги от 25, а не 41 вольт, как сварочный трансформатор. С учётом потерь и КПД импульсных схем, достигающих 90%, ток при 220 вольтах, равный 16 амперам, указанным на предохранителях-автоматах, при напряжении от 25 В достигнет порядка 120 А, минус потери на нагрев силовой электроники и работу охлаждающего вентилятора. Тока в 120 А хватит, чтобы сварить детали толщиной в 4-5 мм, используя электрод со стержнем диаметром в 3-3,2 мм.
Опытный сварщик помнит, что напряжение дуги ниже 20 В может не позволить её зажечь. Либо дуга загорится, но тут же погаснет. Возможно частое «чирканье» – по сути, короткое замыкание: искра приплавляет электрод к детали. Из-за приваривания электрода к свариваемой поверхности его нередко отрывают до нескольких секунд, особенно когда выходную цепь закоротило на большом токе, а электрод слишком толст.
Если напряжения не хватает, а ток близок к максимальному, указанному на регуляторе аппарата, такие замыкания вредны: полупроводниковые силовые элементы быстро нагреваются. Кулер (вентилятор) не успевает охлаждать всю систему, происходит тепловой пробой. Сварочник отправляется на капремонт в сервисный центр.
Как рассчитать потребление?
Расчёт потребления сварочника начинается с напряжения дуги, равное 20 единицам, прибавляемым к сварочному току, умноженному на 4%. Эта формула – константа, и другого пути для импульсной сварки на постоянном токе не существует. Нетрудно прикинуть, что для тока в 120 А пользователь получит 24,8 В. Разделив 220 В на 24,8, получаем 8,87. С учётом потерь порядка 5-10% округляем полученную величину в меньшую сторону – до 8. Ток в 16 А, указанный на автомате, берём не максимальным, а несколько меньшим – 15, и умножаем его на эти 8 единиц. Выходит, что для относительно безопасной сварки с перерывами (10 минут варим, 10-30 минут – перерыв) получили рабочий сварочный ток в 120 А при потребляемой мощности в 3,5 кВт/ч от сети 220 вольт. Пересчёт потребляемых киловатт берётся с расчётом на суммарное фактическое время горения сварочной дуги. Предположим, работа в общем отняла 3 часа – реально же сварщик варил, скажем, час с небольшим.
Если запас мощности инверторного агрегата позволяет (берётся полупрофессиональная модель на сварочный ток в 250-300 А), то можно, выставив 100-120 А на регуляторе, работать непрерывно по нескольку часов. Дело в том, что мощная силовая электроника нагревается меньше – в лучшем случае охлаждаемый радиатор будет тёплый, а не как кипяток, что обеспечит долговечность и надёжность аппарата. Структура полупроводника (силовых диодов и транзисторных ключей) не так быстро теряет оптимальные рабочие параметры. А значит, в преждевременной замене эти детали не нуждаются.
В целях безопасности на корпусе инверторных аппаратов печатается таблица соответствия толщины свариваемой стали диаметру электрода и рабочему току.
Типы сварочных инверторов и расчет их мощности
Мощность сварочного аппарата – это одна из основных характеристик, на которые необходимо обращать внимание при его выборе.
Чтобы лучше разобраться во всех тонкостях, связанных со сварочными устройствами и понять основные моменты для расчета данного параметра, необходимо прояснить несколько важных аспектов. Информацию будет полезно знать всем тем, кто занимается сваркой.
Основные типы сварочных аппаратов
Инверторные сварочные аппараты подразделяются на три категории:
- бытовые;
- полупрофессиональные;
- профессиональные.
Отмеченное разделение выполнено, в первую очередь, исходя из области и частоты использования устройства. Чтобы понять, какой нужен аппарат для сварки, необходимо определиться с условиями его применения.
Бытовые рассчитаны на непродолжительное время работы. Использовать подобные приборы для постоянной и длительной сварки не представляется возможным. Уже после 5-10 минут использования аппарату необходимо дать «отдохнуть» в течение такого же, а иногда большего, промежутка времени.
В то же время возможность подключения подобного инвертора в бытовую однофазную сеть делает его весьма удобным для использования в домашних целях. Для быстрой сварки металлических конструкций на даче или для домашней работы не столь критично, сколько сварочный инвертор сделает перерывов.
Инверторы полупрофессионального класса способны функционировать дольше, что достигается благодаря особенностям их конструкции. Подобные устройства используют при ремонте труб, изготовлении каркасов и металлоконструкций. Питаются они, как правило, от трехфазной сети.
Аппараты профессионального класса способны работать без перерыва на протяжении суток. Их сварочный ток может достигать 500 ампер. Это значит, что потребляемая мощность сварочного инвертора подобного типа будет наибольшей.
Все бытовые, некоторые полупрофессиональные и профессиональные аппараты способны питаться от сети 220 вольт. В то же время не стоит забывать, что ток электросети не может превышать 160 ампер.
Приобретая инвертор необходимо заранее рассчитывать, какая мощность ему необходима и какой ток он будет потреблять.
Подключение устройства с более высокими показателями может привести к выключению автомата, либо к выгоранию контактов розетки, так как оборудование рассчитано на большее количество киловатт.
Итак, на что же следует обращать внимание при выборе бытового инвертора? В первую очередь на сварочный ток, характеристика которого указывается производителем в паспорте или руководстве к прибору.
Данный критерий показывает при каком токе будет обеспечена нормальная работа инвертора без перегрузок, с учетом продолжительной нагрузки. Конечно лучше отдать предпочтение аппаратам с запасом по мощности на 30-50% к показателю рабочего тока.
Зависимость сварочного тока от толщины металла и диаметра электрода.
В обычной городской электросети часто бывают скачки напряжения. Как правило, такие перепады происходят в обе стороны на 15-20 % от номинального значения в 220 вольт.
Обычно бытовые и профессиональные инверторы не столь чувствительны к подобным скачкам. Даже при их наличии они способны эффективно работать.
Однако во время подключении к генератору колебания могут быть существенно больше. В связи с этим лучше выбрать сварочный аппарат с защитой от перепадов напряжения.
Последний, но не менее важный фактор – цена. Купить недорогой инвертор с необходимыми параметрами – задача непростая. Это связано с тем, что некоторые производители указывают ложные характеристики в паспортах устройств.
Проверить все параметры приборов непосредственно при покупке достаточно сложно, даже при наличии в аппаратах цифровых дисплеев. Даже они могут выводить неправильную информацию и ввести покупателя в заблуждение.
Расчет мощности аппарата
Перед тем, как приступать к расчету мощности аппарата, необходимо знать следующие параметры:
- диапазон входного напряжения и сварочного тока;
- напряжение сварочной дуги;
- КПД конкретного прибора;
- продолжительность включения;
- коэффициент мощности.
Интервал сварочного тока показывает, при каких параметрах сети можно работать. Это связано с тем, что на самом деле в бытовых электросетях не наблюдается заявленных 220 вольт. Иногда напряжение может быть меньше 200 В, а иногда – существенно превышать 220 В.
При подключении сварочного аппарата к электросети может наблюдаться падение напряжения на 5-10 процентов от номинального значения.
Принципиальная схема регулятора тока.
В связи с этим целесообразно обратить внимание на модели, для которых заявлен рабочий интервал от 150-170 до 220-250 вольт. Именно такие устройства способны обеспечить лучшие показатели мощности.
Диапазон сварочного тока определяет его наибольшее и наименьшее значение. От данной характеристики напрямую зависит мощность инвертора. Для бытовых моделей минимальные значения могут варьироваться от 10 до 50 А, а максимальные – от 100 до 160 А.
Напряжение выходного тока или напряжение сварочной дуги варьируется в интервале 20-30 В для дешевых моделей. КПД у приборов с максимальным током в 160 А обычно не превышает 0,85%.
Одной из важных характеристик инвертора является продолжительность включения. Данный параметр фактически свидетельствует о том, насколько качественно то или иное устройство. Смысл критерия сводится к соотношению времени работы к «отдыху».
Например, если данный показатель составляет 50%, то на каждые пять минут работы устройство должно охлаждаться такой же промежуток времени. Таким образом, чем ниже этот параметр, тем длиннее будут перерывы.
Высокий процент наоборот свидетельствует о том, что прибор можно использовать продолжительный период времени без перерывов.
Коэффициент мощности сварочного инвертора напрямую зависит от продолжительности включения. Расчет для определения данной характеристики определяется из соотношения времени непрерывной работы к общему времени.
Давайте рассмотрим все на простом примере. Рассчитаем мощность инверторного аппарата для сварки, проработавшего 4 минуты до срабатывания защиты. Затем ему необходимо было остывать две минуты, прежде чем он стал готовым к работе.
Итак, чтобы узнать какой коэффициент у данного устройства, необходимо три разделить на пять – общее время работы, и умножить на сто. Получаем искомую величину. Для бытового мини варианта и полупрофессионального оборудования коэффициент не превышает 0,6-0,7.
Допустим, имеется прибор, для которого необходимо электроснабжение 160-220 В, а его максимальный ток равен 160 ампер при напряжении дуги 23 вольта. Пусть коэффициент полезного действия такого прибора составляет 0,89, а ПВ 60%.
Перечисленных выше параметров вполне достаточно для расчета потребляемой мощности. Необходимо умножить ток на напряжение дуги и разделить все это на КПД. В результате получиться 4135 Ватт.
Данное значение показывает мощность, потребляемую непосредственно во время работы. Однако, как уже было сказано ранее, необходимо учитывать также и продолжительность включения. Чтобы это сделать, нужно 4135 умножить на 0,6. Получится 2481.
Данная величина является средней мощностью. Она считается наиболее актуальной и правильной при определении расхода электроэнергии.
Подобный подход наиболее приближен к действительности. Ведь очень редко можно встретить ситуацию, когда инвертор работал бы сутками напролет без перерывов. Паузы и задержки случаются всегда, без них просто не обойтись.
Стоит хотя бы учесть время, необходимое для смены электродов или для подготовки деталей к сварке.
Таблица мощности
Выбирая сварочный инвертор необходимо принимать во внимание и другие факторы, кроме потребляемых кВт. Особенно это касается профессиональных моделей. К ним предъявляются более высокие запросы, чем к бытовым версиям.
Необходимая мощность инвертора для сварки разных металлов.
Необходимо учитывать толщину свариваемых материалов. От данного критерия будет также зависеть и мощность инверторного сварочного аппарата и толщина электродов. Необходимые параметры приведены в таблице ниже.
Она существенно упрощает расчет потребляемой мощности в зависимости от условий работы. Кроме того данная таблица пригодится новичкам, которые нередко задаются вопросом о выборе электрода правильного диаметра.
| Толщина металла, мм | Сварочный ток, А | Диаметр электрода, мм |
| 1,5 | 30-50 | 2 |
| 2 | 45-80 | 2,5 |
| 3 | 90-130 | 3 |
| 4 | 120-160 | 3 |
| 5 | 130-180 | 4 |
| 8 | 140-200 | 4 |
| 10 | 150-220 | 4-5 |
| 15 и более | 160-320 | 4-6 |
Интенсивность и объем работ – критерий, по которому выбирают прибор с определенной продолжительностью включения. Как уже было описано выше, данный параметр показывает, какую продолжительность времени устройство сможет работать с проволокой определенной толщины при заданных режимах.
Условия эксплуатации инвертора определяют класс его защиты. Если использовать прибор предстоит в помещении, тогда достаточно будет сертификации по IP21, а вот в случае эксплуатации на улице, когда температура понижена или присутствует высокая влажность, понадобится защита класса IP21.
Принципиальная схема сварочного инвертора.
Что касается сети питания, то бытовые аппараты можно включать и в обычную розетку. Профессиональные инверторы работают, как правило, от трехфазной сети с напряжением 380 вольт.
Помимо приведенных выше критериев необходимо также обращать внимание и на дополнительные параметры. Функциональность инвертора может существенно упростить выполнение определенных операций.
Например форсаж дуги за счет оптимизации силы тока предотвратит залипание. Горячий старт позволяет быстро зажечь дугу. Антизалипание отключает инвертор в случае залипания электрода.
Наличие дисплея у аппарата никогда не будет лишним. На нем могут отображаться рабочие режимы, что значительно упрощает эксплуатацию прибора.
В некоторых устройствах присутствует возможность переключения на аргонодуговую сварку одним касанием. Такие инверторы являются наиболее универсальными и позволяют решать широкий спектр задач.
В данной статье описано, какими параметрами режима работы инвертора определяется мощность, показано, что на нее влияет напряжение сварочной дуги, сила тока, продолжительность включения и т.д.
Кроме того рассмотрены различные классы сварочных аппаратов, а также их особенности и отличия. Данный материал, однозначно, будет полезен начинающим сварщикам, которые еще только думают над приобретением сварочного аппарата.