A escolha da fonte de energia de soldagem a arco correta pode ser decisiva para qualquer projeto de soldagem. Você já se perguntou como escolher a fonte de energia mais eficiente para suas necessidades específicas? Este artigo analisa os fatores críticos para a seleção da fonte de energia ideal para soldagem a arco, comparando as opções de CA e CC e descrevendo seu desempenho e considerações econômicas. Ao ler mais, você obterá insights sobre como melhorar a qualidade da soldagem, aumentar a segurança e otimizar o uso de energia, garantindo que seus projetos de soldagem sejam eficientes e econômicos.
A seleção da fonte de energia de soldagem a arco é uma parte essencial na determinação do desempenho elétrico do equipamento de soldagem (soldador). Embora as fontes de energia para soldagem a arco tenham algum grau de universalidade, os diferentes tipos de fontes de energia para soldagem a arco variam em termos de estrutura, desempenho elétrico e principais parâmetros técnicos.
Conforme mostrado nas Tabelas 1 e 2, há diferenças significativas nas características e na economia entre as fontes de energia de soldagem a arco CA e as fontes de energia de soldagem a arco CC. Portanto, somente uma seleção razoável pode garantir o bom andamento do projeto. processo de soldagemque é econômico e alcança bons resultados de soldagem.
Em geral, o arco potência de soldagem A fonte deve ser selecionada com base nos seguintes aspectos:
Tabela 1: Comparação das características das fontes de energia de soldagem a arco CA e CC.
| Item | Corrente alternada | Corrente contínua |
| Estabilidade do arco | baixo | alta |
| Intercambialidade de polaridade | nada | ter |
| Influência da polarização magnética | minúsculo | mais |
| Tensão sem carga | maior | Inferior |
| Risco de choque elétrico | maior | menor |
| Construção e manutenção | Mais simples | Mais complexo |
| Ruído | não é grande | Gerador grande, retificador pequeno e inversor menor |
| Custo | baixo | alta |
| Fonte de alimentação | Monofásico geral | Trifásico geral |
| Peso | mais leve | Inversor mais pesado e mais leve |
Tabela 2: Comparação da economia das fontes de energia de soldagem a arco CA e CC.
| Principais indicadores | Alternador de soldagem a arco CC | Gerador de soldagem a arco CA | Retificador de soldagem a arco | inversor de soldagem a arco |
| Consumo de energia elétrica por quilograma de metal soldado | 6～8kW.h | 3～4 kW.h | 2. | |
| 0.3～0.6 | 0.65～0.90 | 0.6～0.75 | 0.8～0.9 | |
| 0.6～0.7 | 0.3～0.6 | 0.65～0.70 | 0.85～0.99 | |
| Fator de potência em vazio | 0.4～0.5 | 0.1～0.2 | 0.30～0.4~ | 0.68～0.86 |
| consumo de energia sem carga | 2～3kW | 0,2 kW | 0,38～0,46 kW | 0,03～0,1 kW |
| Consumo de material de fabricação | 100％ | 30～35％ | 35～40％ | 8～13％ |
| Horas-homem para a produção da fonte de energia de soldagem a arco | 100％ | 20～30％ | ||
| Preço | 100% | 30~40% | ||
| Área ocupada por cada unidade | 0.5～0.7m2 | 0.2～0.3m2 | 0.4～0.9m2 | 0.11～0.13m2 |
Há três tipos básicos de Tipos de soldagem Corrente: CC, CA e pulso, e as fontes de energia de soldagem a arco correspondentes estão disponíveis: Fonte de energia para soldagem a arco CC, fonte de energia para soldagem a arco CA e fonte de energia para soldagem a arco por pulso.
Além disso, há também a opção de arco inversores de solda. Devemos escolher o tipo de fonte de energia de soldagem a arco razoavelmente de acordo com os requisitos técnicos, os efeitos econômicos e as condições de trabalho.
(1) Soldagem manual a arco:
Eletrodos ácidos são usados para soldar estruturas metálicas em geral, e transformadores dinâmicos de soldagem a arco com núcleo de ferro, bobina dinâmica ou com comutador de derivação (como BXl-300, BX3-300-1, BX6-120-1 etc.) podem ser usados.
Eletrodos alcalinos são usados para soldar aço estrutural mais importante, e fontes de energia de soldagem a arco CC, como retificadores de soldagem a arco (como ZXG-400, ZXl-250, ZX5-250, ZX5-400, ZX7-400, etc.), podem ser usadas. Todas essas fontes de energia de soldagem a arco devem ter uma característica descendente.
(2) Soldagem por arco submerso:
Geralmente, é selecionado um transformador de soldagem a arco de maior capacidade. Se for necessária uma maior qualidade do produto, devem ser usados retificadores de soldagem a arco ou fontes de energia de soldagem a arco CA de onda retangular. Essas fontes de energia de soldagem a arco geralmente devem ter uma característica externa descendente.
Para alimentação de arame em velocidade constante, é preferível uma característica de descida mais suave e, para alimentação de arame em velocidade variável, é preferível uma característica de descida mais íngreme.
(3) Soldagem com gás inerte de tungstênio (Soldagem TIG):
A soldagem TIG requer uma fonte de energia de soldagem a arco com características de corrente constante, como um arco inversor de solda ou retificador de soldagem a arco. Para a soldagem de alumínio e suas ligas, é preferível uma fonte de energia de soldagem a arco CA, de preferência uma fonte de energia de soldagem a arco CA de onda retangular.
(4) CO2 Soldagem com proteção gasosa e soldagem com gás inerte de eletrodo de fusão:
Nesses casos, os retificadores de soldagem a arco e os inversores de solda com características planas (para alimentação de arame em velocidade constante) ou características descendentes (para alimentação de arame em velocidade variável) podem ser usadas. Para soldagem TIG de alta qualidade, é necessário usar uma fonte de energia de soldagem por arco pulsado.
(5) Arco de plasma Soldagem:
Um retificador de soldagem a arco ou arco inversor de solda com características de corrente constante é preferível. Se estiver usando um eletrodo de fusão soldagem a arco de plasmaSelecione uma fonte de energia de soldagem a arco de acordo com os requisitos da soldagem com gás inerte de eletrodo de fusão.
(6) Soldagem por arco de pulso:
A soldagem por arco de plasma pulsado e a soldagem TIG pulsada devem usar uma fonte de energia de soldagem por arco pulsado. Em situações de alta demanda, é preferível usar inversores de soldagem a arco ou fontes de energia de soldagem a arco de pulso com transistor.
Como pode ser visto acima, um método de processo de soldagem não precisa necessariamente usar um tipo específico de fonte de energia de soldagem a arco. Entretanto, a fonte de energia de soldagem a arco selecionada deve atender aos requisitos de desempenho elétrico desse método de processo de soldagem.
Isso inclui características externas, desempenho de regulagem, tensão sem carga e características dinâmicas. Se algum desempenho elétrico não puder atender aos requisitos, ele também poderá ser obtido por meio de modificações, o que mostra que as fontes de energia de soldagem a arco têm um certo grau de universalidade.
(1) Determinação aproximada da potência da fonte de alimentação de soldagem a arco
A principal especificação para a soldagem é a corrente de soldagem. Para simplificar, a capacidade pode ser selecionada com base na corrente de soldagem necessária, consultando o número por trás do modelo da fonte de alimentação de soldagem a arco. Por exemplo, o número "300" em BXl-300 representa que a corrente nominal da fonte de alimentação é 300A.
(2) Corrente de soldagem permitida sob diferentes taxas de duração de carga
Conforme discutido no Capítulo 2, a corrente máxima de saída de uma fonte de alimentação de soldagem a arco é determinada principalmente pelo aumento de temperatura permitido.
Portanto, ao determinar a corrente de soldagem permitida, a taxa de duração da carga deve ser considerada. Sob a taxa de duração de carga nominal, a fonte de alimentação de soldagem a arco não excederá o aumento de temperatura permitido ao trabalhar com a corrente de soldagem nominal.
Quando a taxa de duração da carga muda, a corrente máxima que a fonte de alimentação de soldagem a arco pode usar sem exceder o aumento de temperatura permitido pode ser convertida com base no princípio de geração igual de calor e obtenção da mesma temperatura nominal.
Em condições normais de produção, as fontes de energia de soldagem a arco de estação única devem ser usadas o máximo possível. No entanto, em grandes oficinas de soldagem, como as de construção naval, onde há muitas estações de soldagem e elas estão concentradas, podem ser usadas fontes de energia de soldagem a arco de várias estações.
Como as fontes de energia de soldagem a arco CC exigem uma caixa de resistores para compartilhar a corrente, o que consome muita energia, elas devem ser usadas o mínimo possível.
No trabalho de soldagem de manutenção, em que o comprimento da solda não é longo e o tempo de uso contínuo da fonte de energia é curto, podem ser selecionadas fontes de energia de soldagem a arco com uma taxa contínua de carga nominal mais baixa, como aquelas com uma taxa contínua de 40%, 25% ou até 15%.
Como as fontes de energia de soldagem a arco consomem muita energia, para fins de economia de energia, devem ser selecionadas fontes de energia de soldagem a arco de alta eficiência e economia de energia, tanto quanto possível, como inversores de soldagem a arco, seguidos por retificadores e transformadores de soldagem a arco. A menos que seja especificamente necessário, os geradores de soldagem a arco CC não precisam ser usados.
Tomando como exemplo a fonte de energia de soldagem a arco manual mais usada, esta seção apresentará o conhecimento sobre a instalação de uma fonte de energia de soldagem a arco. O diagrama esquemático do circuito principal da máquina de soldagem a arco manual é mostrado na Figura 8-1.
Como pode ser visto no diagrama, no circuito principal, além da fonte de energia de soldagem a arco, há também acessórios como cabos, fusíveis, interruptores etc. Portanto, a seleção dos acessórios relevantes deve ser discutida primeiro.
(1) Seleção de cabos
Os cabos incluem linhas de energia da rede elétrica para a fonte de energia de soldagem e cabos de soldagem da fonte de energia de soldagem para a tocha de soldagem e a peça de trabalho. Ao selecionar os cabos de energia, os seguintes fatores devem ser considerados:
Ao selecionar os cabos de soldagem, deve-se considerar a resistência ao desgaste, a capacidade de suportar forças mecânicas e a flexibilidade para movimentação. A área da seção transversal do cabo de soldagem pode ser selecionada de acordo com a Tabela 8-1, com base na corrente e no comprimento do cabo. Diferentes tipos e modelos de linhas de energia e cabos de soldagem podem ser selecionados de acordo com a finalidade e a Tabela 8-1.
(2) Seleção de fusíveis
Os fusíveis comuns incluem os do tipo tubo, plug-in e espiral. A corrente nominal do fusível deve ser maior ou igual à do fusível.
Para transformadores, retificadores e inversores de soldagem a arco, desde que a corrente nominal do fusível seja ligeiramente maior ou igual à corrente primária nominal da fonte de energia de soldagem, é suficiente. Para geradores de soldagem a arco CC, como a corrente de partida do motor é muito grande, o fusível não pode ser selecionado de acordo com a corrente nominal do motor, mas deve ser escolhido com base na fórmula a seguir:
Corrente nominal do fusível = (1,5~2,5) x Corrente nominal do motor Se houver um starter, o coeficiente na fórmula acima deve ser 1,5.
(3) Seleção de chaves
Os interruptores comuns incluem interruptores de faca e interruptores de casca de ferro.
A corrente nominal do interruptor para transformadores de soldagem a arco, retificadores, inversores, fontes de energia de soldagem a arco transistorizadas e fontes de energia de soldagem a arco CA de onda retangular deve ser maior ou igual à corrente nominal. A corrente nominal da chave para geradores de soldagem a arco é três vezes a corrente nominal do motor.
(1) Retificadores, inversores e fontes de alimentação transistorizadas para soldagem a arco
a. No caso de novas fontes de alimentação que não tenham sido usadas por muito tempo, o isolamento deve ser verificado antes da instalação, o que pode ser feito com um megôhmetro de 500V. No entanto, antes do teste, o retificador ou o elemento retificador de silício e o grupo de transistores de alta potência devem ser colocados em curto-circuito com fios para evitar que o elemento de silício ou o transistor sejam danificados pela sobretensão.
A resistência de isolamento entre o circuito de soldagem e o enrolamento secundário da carcaça deve ser maior que 2,5M. A resistência de isolamento entre o retificador e os enrolamentos primário e secundário da carcaça não deve ser inferior a 2,5M.
A resistência de isolamento entre os enrolamentos primário e secundário não deve ser inferior a 5M. A resistência de isolamento entre o circuito de controle que não está conectado aos circuitos primário e secundário e o chassi ou outros circuitos não deve ser inferior a 2,5M.
b. Verifique se há algum dano ou conexão frouxa dentro da fonte de alimentação devido ao transporte antes da instalação.
a. Verifique se a capacidade de fornecimento de energia da rede está de acordo com a capacidade nominal da fonte de alimentação de soldagem a arco, se a seleção de interruptores, fusíveis e cabos está correta e se o isolamento dos cabos é bom.
b. A seção do fio e o comprimento da linha de energia e da linha do cabo de soldagem devem ser adequados para garantir que a queda de tensão da linha de energia não exceda 5% da tensão da rede e que a queda de tensão total da linha do cabo do circuito de soldagem não exceda 4V sob a carga nominal.
(2) Transformadores de soldagem a arco
Ao fazer a fiação, preste atenção ao valor da tensão primária marcado na placa de identificação de fábrica. A tensão primária pode ser de 380 V, 220 V ou de uso duplo. Ao instalar várias unidades, elas devem ser conectadas à rede elétrica trifásica separadamente para obter o máximo possível de equilíbrio da carga trifásica. As outras questões são as mesmas dos retificadores de soldagem a arco.
(3) Geradores de soldagem a arco CC
Além dos assuntos mencionados acima, os seguintes também devem ser observados:
O uso e a manutenção corretos das fontes de energia de soldagem a arco não apenas garantem seu desempenho normal de trabalho, mas também prolongam sua vida útil.
Bom senso para uso e manutenção
(1) Antes do uso, a fonte de energia de soldagem a arco deve ser inspecionada de acordo com o manual do produto ou com os padrões nacionais relevantes, e uma certa base de conhecimento deve ser estabelecida para garantir o uso correto.
(2) Antes de soldar, verifique se todas as conexões estão corretas, especialmente se a junta do cabo de soldagem está apertada para evitar superaquecimento ou queimadura.
(3) Não mova ou abra a tampa superior da máquina quando ela estiver conectada à rede elétrica ou durante a soldagem.
(4) Quando estiver funcionando sem carga, primeiro verifique se o som está normal e, em seguida, inspecione se o ventilador de resfriamento está soprando normalmente e se o sentido de rotação está correto.
(5) A máquina deve ser mantida limpa e a poeira deve ser removida regularmente com ar comprimido. Também são necessários testes elétricos, inspeção e manutenção regulares.
(6) Devem ser estabelecidos sistemas de gerenciamento e uso rigorosos e necessários.
Uso paralelo de fontes de energia de soldagem a arco:
Quando a corrente de soldagem de uma fonte de energia de soldagem a arco é insuficiente, várias fontes de energia de soldagem a arco podem ser conectadas em paralelo para uso. No entanto, é importante garantir o equilíbrio da corrente, da polaridade e de outras questões relacionadas.
As fontes de energia de soldagem a arco oferecem versatilidade inerente, mas quando processos de soldagem específicos exigem desempenho além de suas capacidades padrão, fontes de energia semelhantes podem ser selecionadas e modificadas para atender a esses requisitos.
Os retificadores de soldagem a arco são particularmente passíveis de modificação para alcançar as características de desempenho desejadas. Por exemplo, os retificadores de soldagem a arco do tipo amplificador magnético, normalmente usados na soldagem a arco manual, apresentam uma característica externa de queda (descendente).
Para adaptar esses retificadores à soldagem com proteção de gás CO2 com arame fino e alimentação de velocidade constante, é possível fazer uma modificação simples. Ao remover ou aumentar a resistência dos três resistores de ponte internos dentro do amplificador magnético, a fonte de energia pode ser transformada para exibir uma característica plana ou uma característica de descida lenta, tornando-a adequada para a soldagem a arco de CO2 com arame fino.
Para aplicações de soldagem por arco de pulso, existem várias opções de modificação:
Os geradores de soldagem a arco também podem ser modificados quando necessário. Por exemplo, o gerador AXl-500 pode ser transformado de uma característica descendente em uma característica plana:
Essas modificações demonstram a adaptabilidade das fontes de energia de soldagem para atender a diversos requisitos de processos de soldagem, permitindo que os fabricantes otimizem os equipamentos existentes para aplicações especializadas sem a necessidade de sistemas totalmente novos.
Para economizar eletricidade, é melhor substituir os geradores de soldagem a arco CC por retificadores de soldagem a arco de silício ou retificadores de soldagem a arco de tiristor. Com o aprimoramento do nível de desenvolvimento e produção dos inversores de soldagem a arco, sua confiabilidade e seu desempenho atingiram o nível das fontes de energia de soldagem a arco tradicionais, como as do tipo tiristor, e até mesmo das fontes de energia de soldagem a arco estrangeiras de primeira linha.
Além disso, eles têm boas características dinâmicas e bom processo de soldagem, economizam eletricidade e materiais e são econômicos. Eles devem ser amplamente promovidos e utilizados.
Como todos sabemos, os transformadores de soldagem a arco são transformadores com alta indutância de fuga ou grande reatância. O fator de potência é tão baixo quanto 0,4 a 0,6, portanto, é necessário melhorar o fator de potência para reduzir o fornecimento de energia reativa à rede e melhorar a qualidade da energia.
Há duas maneiras de instalar capacitores para compensar o fator de potência:
(1) As fábricas que usam fontes de energia de soldagem a arco extensivamente, como estaleiros, fábricas de estruturas metálicas, fábricas de pontes etc., podem adotar a compensação centralizada.
(2) Para empresas rurais e pequenas que não têm condições de compensação centralizada, os capacitores podem ser instalados nos transformadores de soldagem a arco para compensação, conforme mostrado na Figura 3-1.
A instalação de "dispositivos de economia de energia" nos transformadores de soldagem a arco não só tem um certo efeito na redução da perda de energia sem carga, mas também pode evitar efetivamente o choque elétrico.
Portanto, ele também pode ser chamado de "dispositivo de prevenção de choque elétrico e de economia de energia". Esses produtos estão disponíveis tanto no mercado interno quanto no internacional.
A fonte de alimentação de soldagem a arco é um equipamento elétrico que pode facilmente causar acidentes pessoais e com o equipamento se as medidas de segurança necessárias não forem tomadas ou se as precauções não forem tomadas. Isso pode levar a perdas irreparáveis, portanto, deve ser evitado ao máximo.
A tensão sem carga de uma fonte de energia de soldagem a arco manual geralmente está entre 60 e 90 V, e os soldadores geralmente operam em ambientes com alta umidade, o que aumenta o risco de choque elétrico. O perigo é especialmente maior durante a soldagem em locais altos e dentro de contêineres de metal. Uma corrente elétrica que flui pelo coração de um corpo humano pode ser fatal se atingir alguns miliamperes. Os métodos a seguir podem ser usados para evitar choques elétricos:
(1) Evite contato com peças energizadas:
(2) Limite a tensão com a qual as pessoas podem entrar em contato: Às vezes, é difícil evitar o contato com determinados objetos energizados, portanto, é necessário limitar a tensão desses objetos energizados para garantir a segurança. Por exemplo, o valor máximo permitido para a tensão sem carga de uma fonte de energia de soldagem a arco é especificado; a tensão CA do circuito de controle não deve ser maior que 36 V e a tensão CC não deve ser maior que 48 V; a tensão da luz de trabalho não deve ser maior que 12 V.
(3) Aumentar a resistência do isolamento: A resistência do corpo humano está principalmente na pele, e o valor da resistência está relacionado ao fato de a pele estar seca ou não. No verão, a transpiração reduz a resistência do corpo humano, o que aumenta o risco de choque elétrico. Além disso, a resistência do corpo humano também está relacionada ao estado de saúde, ao estado mental e ao estado emocional. Há muitas maneiras de aumentar a resistência do isolamento, como usar luvas de borracha ao entrar em contato com a alta tensão, usar luvas de couro ao realizar a soldagem manual a arco, usar sapatos de borracha ao trabalhar ao ar livre em dias chuvosos, sentar-se em um banco de madeira ao trabalhar e usar uma touca de borracha ao trabalhar dentro de um recipiente de metal.
(4) Aterre ou zere a carcaça da máquina: Em circunstâncias normais, a carcaça da máquina não está energizada. No entanto, o isolamento entre as partes energizadas dentro da fonte de energia de soldagem a arco e a carcaça da máquina pode ser rompido, fazendo com que a carcaça da máquina se torne energizada devido ao contato. As medidas a seguir devem ser tomadas para garantir a segurança pessoal:
O dispositivo de redução automática de tensão é, na verdade, um "dispositivo de economia de energia" mencionado anteriormente. Há muitos tipos desses dispositivos, e a Figura 4 mostra um exemplo.
Os transformadores de soldagem a arco geralmente são ajustados manualmente, diretamente na caixa do transformador, para ajustar a corrente de soldagem. Quando a peça de trabalho está longe do transformador de soldagem a arco, esse método de ajuste se torna inconveniente.
Portanto, é possível usar o controle remoto, que pode ser obtido por um motor elétrico, uma caixa de engrenagens e um circuito de controle remoto relevante. O soldador carrega consigo uma haste de ajuste e usa as pinças de soldagem para segurar a haste de ajuste no local de trabalho para controlar a rotação para frente e para trás do motor elétrico, transmitindo assim o mecanismo de ajuste de corrente e alterando a corrente de soldagem. Esse dispositivo de controle remoto não é apenas fácil de operar, mas também tem recursos antichoque elétrico e de economia de energia, que podem atingir a meta de trabalho seguro e economia de energia.
(1) Princípio de antichoque elétrico e economia de energia
Quando o transformador de controle T2 é ligado, V1 é cortado, V2 é saturado e conduz, V3 é cortado e o relé K3 não é energizado. O contato normalmente aberto K3-2 impede que os contatores CA KM1 e KM2 sejam energizados. Nesse momento, o transformador de soldagem a arco T1 não está conectado à rede elétrica de 380 V e está em um estado de não funcionamento seguro e com economia de energia.
(2) Princípio do ajuste do controle remoto da corrente de soldagem
Quando a haste de ajuste é colocada entre as pinças de soldagem e a peça de trabalho, se o diodo na haste de ajuste estiver apontado para a peça de trabalho, uma tensão CC "negativa na parte inferior e positiva na parte superior" é gerada em R25 pela retificação da tensão CA de 24 V através do diodo.
Essa tensão gera uma corrente no circuito de VD18->R20->junção do emissor de V5->VD19->R25, fazendo com que V5 sature e conduza. K2 é então energizado e o contato K2-2 se fecha, fazendo com que o motor elétrico M gire para frente e o núcleo de ferro dinâmico (ou enrolamento) do transformador de soldagem a arco T1 se mova para fora ou para baixo para aumentar a corrente de soldagem. Por outro lado, se o diodo na haste de ajuste estiver apontado para as pinças de soldagem, V4 conduz, K1 é energizado e o contato K1-1 fecha, fazendo com que M gire para trás e diminua a corrente de soldagem.
Devido às boas características dinâmicas dos soldadores a arco com inversor, é necessária uma tensão sem carga relativamente baixa. Além disso, a tensão pode ser facilmente reduzida ao valor desejado por meio de métodos simples, sem afetar significativamente o desempenho do arco.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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