Robimy to, ponieważ w systemie są dwa elementy rezystancyjne: łuk, w którym spawamy, i sam transformator. Chcemy nie tylko zmaksymalizować moc spoiny, ale także zminimalizować straty. Jeśli rezystancja transformatora jest większa niż rezystancji spawacza, większość energii zostaje faktycznie rozproszona w transformatorze, a transformator nagrzewa się jak szalony. Jeśli zmniejszymy liczbę uzwojeń, aby zmniejszyć tę rezystancję, poprawimy transfer mocy, ale zmniejszymy napięcie transformatora.

Każdy system ma swoje ulubione miejsce. Właśnie tam próbują celować. W przypadku spawacza, ten słodki punkt wymaga obniżenia napięcia do niskiego napięcia i wysokiego natężenia prądu.

Ponadto, jeśli masz jakiekolwiek obwody sterujące, kontrolowanie natężenia prądu jest lepsze niż kontrolowanie napięcia w tym miejscu. Spadek napięcia w systemie pochodzi z różnego rodzaju przewodów i połączeń. Na przykład opór systemu może spaść, jeśli połączysz więcej metalowych powierzchni za pomocą solidnych spoin. Oznacza to, że jeśli kontrolujesz napięcie, musisz zwracać uwagę na wszystkie te szczegóły, podczas gdy wszystko, na czym tak naprawdę zależało, to „moc w spoinie”. Jeśli zamiast tego kontrolujesz natężenie prądu, twoje rozpraszanie mocy w spoinie zawsze wynosi \ $ P = i ^ 2R_ {spaw} \ $ i ignoruje wszystkie inne szczegóły. Dlatego warto myśleć w kategoriach bieżących.

Jeśli chodzi o spawanie, impedancja gazu jest wysoka do momentu powstania łuku wysokiego prądu o niskim natężeniu prądu, a następnie źródło prądu o niskim napięciu i wysokim prądzie zapewnia prąd następczy do niskiego Z.

Z jest odwrotnością do gęstości prądu, która jest potrzebna do podniesienia ciepła w połączeniu z \ $ Pd = I ^ 2R \ $.

Dlatego nie można spawać przy niskim prądzie i wysokim napięciu, ponieważ opór łuku staje się bardzo niski.HV jest po prostu wyzwalaczem, takim jak SCR.Obie mają ujemną przyrostową rezystancję.

Sądząc po naszej rozmowie w komentarzach, brakuje Ci fragmentu, który polega na tym, że obniżenie napięcia spełnia dwie funkcje:

1. To sprawia, że ​​bieżące „można zarządzać”. Gdybyśmy mogli uzyskać, powiedzmy, 100 A przy zaledwie kilku woltach, przy wyższych napięciach uzyskalibyśmy niemożliwy do zarządzania prąd.
2. Zwiększa prąd do poziomu większego, niż mógłby zapewnić zasilacz bez transformatora.

Rysunek 1. Podstawowy obwód spawania łukowego. Źródło: Lincoln Electric.

Pamiętaj, że rezystancja obwodu jest wyjątkowo niska. Jeśli R = 0,05 Ω i podłączysz zasilanie 5 V, otrzymasz 100 A. Jeśli podłączysz zasilanie 120 V, otrzymasz 2400 A i 288 kW łuk elektryczny, który prawdopodobnie zabije spawacza. Zazwyczaj nie masz tak dużej dostępnej mocy i nie możesz jej kontrolować, jeśli to zrobisz.

Pomocne może być podejście do problemu w odwrotnej kolejności. Rozpoczynając od zera, zwiększasz napięcie, aż prąd wzrośnie do wartości wystarczającej do wytworzenia spoiny. Aby to zrobić, potrzebujesz transformatora. Transformator dokonuje konwersji z wysokiego na niskie napięcie i niskiego na wysoki prąd. Dla naszego przykładu 120 V do 5 V, 100 A prąd pierwotny wyniósłby tylko \ $ 100 \ frac {5} {120} = 4,2 \ \ mathrm A \ $. Jest to łatwo dostępne z gniazdka ściennego.

Zgrzewarka punktowa wytwarza ciepło poprzez opór przedmiotu obrabianego.Moc rozpraszana na rezystancji wynosi $$ P = i ^ 2R $$, więc chcesz, aby prąd był jak największy.Dziesięciokrotny wzrost prądu odpowiada 100-krotnemu wzrostowi strat mocy.

Jest to przeciwieństwo do linii przesyłowych energii, w których chcesz jak najmniej strat w linii, a więc włącz wysokie napięcie i niski prąd.

Spawacze pracują poprzez topienie metalu.Wytworzone ciepło jest funkcją oporu razy prądu do kwadratu (I ^ 2 * R).Litera „R” jest stała (materiał docelowy / elektrody spawalnicze), więc zwiększanie prądu spowoduje zwiększenie wytwarzanego ciepła.

W swojej teorii brakuje Ci kluczowego punktu. Aby osiągnąć wymagane temperatury, musisz wstrzyknąć odpowiednią moc.

Jak słusznie zauważyłeś, \ $ P = IV \ $.

Jednak \ $ I = V / R \ $

Miejsce spawania ma bardzo mały opór. \ $ <10m \ Omega \ $

Ponieważ punkt spawania ma tak małą rezystancję, nie trzeba przykładać do niego dużego napięcia, aby przewodził DUŻO prądu. Jeśli użyjesz wyższego napięcia, złącze przewodzi proporcjonalnie większy prąd. Podwój napięcie, prąd też się podwaja, a wprowadzana moc wzrasta o cztery.

(Właściwie dodatkowa moc, którą dodasz, zmieniłaby opór, więc nie jest dokładnie dwukrotnie większy niż prąd).

Chodzi o to, że musisz być w stanie dostarczyć prąd, który sprzężenie zużyje bez względu na używane napięcie. Zwiększenie napięcia powoduje, że zapotrzebowanie na prąd jest większe, a nie mniejsze.

Sztuczka polega na użyciu wystarczająco niskiego napięcia, aby prąd przewodzony przez złącze wytworzył tylko \ $ P = IV \ $, aby ogrzać i stopić metal w rozsądnym czasie. Następnie transformator musi być tak zaprojektowany, aby zrównoważyć tak duże napięcie z tak dużym prądem.

Jeśli potrzebujesz \ $ 500W \ $ mocy, a połączenie to \ $ 5m \ Omega \ $

Potrzebujesz \ $ V = \ surd (500 * 0,005) \ ok. 1,6 V \ $

Z \ 1,6 $ / 0,005 \ około 320A \ $

Albo inaczej. Ilość potrzebnego napięcia i prądu jest podyktowana rezystancją złącza. Dzieje się tak ze względu na fizykę, że potrzebujesz małego \ $ V \ $ i dużego \ $ I \ $.

Oto interesujący artykuł na temat zgrzewania punktowego.

Ponieważ mówimy o spawaniu punktowym, a nie spawaniu łukowym, chodzi o I ^ 2R (moc) dostarczaną do obciążenia.Jeśli podłączysz spawarkę punktową do (na przykład) zwykłego gniazdka w USA z wyłącznikiem 20 A i nie obniżysz napięcia za pomocą transformatora, maksymalny prąd, jaki możesz uzyskać przed wyzwoleniem, wynosi 20 A.(Nie rób tego, to niebezpieczne.)

Obniżając napięcie, np.100 można dostać 2kA.To 10000 razy moc dostarczana do spoiny.

Oczywiście występują straty w uzwojeniach i rdzeniach itp., ale to główna idea spawania punktowego wysokoprądowego niskiego napięcia.

Podstawową ideą spawacza łukowego jest to, że nie tylko topi się (przynajmniej powierzchnię) obrabianych elementów, ale także topi się koniec pręta spawalniczego i osadza ten stopiony metal z pręta spawalniczego na elementy obrabiane, aby uzyskać mocne połączenie. Aby tak się stało, sznurek spawalniczy musi oczywiście znajdować się bardzo blisko obrabianego przedmiotu.

Jeśli napięcie jest bardzo wysokie, łuk pojawi się, gdy sznurek spawalniczy będzie nadal znajdował się dość daleko od obrabianych elementów. Koniec pręta (prawdopodobnie) stopi się, a obrabiany przedmiot może stopić się w miejscu zetknięcia się łuku - ale nie będą one wystarczająco blisko siebie, aby stopiony pręt spawalniczy został osadzony na obrabianym przedmiocie, więc skończysz w najlepszym przypadku słabym spawem (a prawdopodobnie wcale).

Innym problemem związanym z długim łukiem jest to, że nie jest on zbyt przewidywalny - jeśli kiedykolwiek widziałeś film o burzy z piorunami, zauważysz, że piorun ma tendencję do uderzania w najwyższą rzecz w pobliżu - ale tak się nie dzieje nie zawsze. Czasami uderza w jedno miejsce, potem w połowie, zamiast tego uderza w inne.

Nawet w przypadku naprawdę krótkiego łuku, nadal do pewnego stopnia zdarza się to, ale odległość, na jaką porusza się łuk, będzie zazwyczaj bardzo mała, więc nadal skupiasz ciepło wokół jednego obszaru, dzięki czemu możesz uzyskać dobre spawanie .

Podsumowując: nie jestem wcale pewien, czy to naprawdę ma wiele wspólnego z elektroniką; więcej o tym, jak działa spawanie łukowe.

Co to jest warte, gdy byłem dużo młodszy, zdarzyło mi się być w pobliżu, gdy przyjaciel zdecydował się podłączyć wyjście spawarki prądu przemiennego do cewki w samochodzie. Wytworzył około 3 do 4 stóp długości iskier - ale jestem prawie pewien, że nikt nie mógł nic z nim spawać.

Problem polega na tym, że w praktyce istnieje ograniczenie prądu, jaki może dostarczyć dostawa. Ważne jest również rozróżnienie między przyczynami a skutkami lub, innymi słowy, zidentyfikowanie zmiennych zależnych i niezależnych - z jednej strony powinno to wyjaśnić kwestię poruszoną w Twoim addendum.

Zakładając stałą rezystancję przedmiotu obrabianego, idealne źródło zasilania o stałym napięciu (aż do jego maksymalnego prądu), doskonale sprawny transformator itp., zależności są następujące: Napięcie zasilania \ $ Vp \ $ i współczynnik zwojów transformatora \ $ N1 / N2 \ $ określa napięcie wtórne \ $ Vs = Vp.N2 / N1 \ $, które wraz z rezystancją przedmiotu obrabianego \ $ Rs \ $ określa prąd wtórny \ $ Is = Vs / Rs \ $, co z kolei wraz ze współczynnikiem przekładnika określa prąd pierwotny \ $ Ip = Is.N2 / N1 \ $. Maksymalny prąd, jaki można pobrać z zasilania (lub maksymalny prąd, jaki może przyjąć obwód pierwotny transformatora, w zależności od tego, który z nich jest mniejszy) jest kolejną niezależną zmienną.

Rozważ swoje stwierdzenie: „Jeśli liczba cewek wtórnych rośnie, zwiększa się prąd w gałęzi R_s. Więc nawet jeśli prąd jest obniżany, zużyta moc staje się wyższa, gdy „pobieramy” więcej prądu z zasilacza.

Wyłączając klauzulę „nawet jeśli prąd jest obniżony”, co prawdopodobnie nie ma miejsca, reszta tego stwierdzenia jest poprawna, o ile chodzi: zwiększenie \ $ N2 \ $ zwiększa napięcie na obciążeniu , a zatem także przepływający przez niego prąd i rozpraszana w nim moc. Na przykład, jeśli \ $ N2 \ $ jest podwojone, \ $ Vs \ $ jest podwojone, co prowadzi do podwojenia \ $ Is \ $, więc rozpraszanie mocy jest czterokrotnie. Konsekwencją jest to, że pobór prądu pierwotnego jest czterokrotnie większy, co można zobaczyć albo na podstawie zachowania energii doprowadzonej do obwodów pierwotnych i wtórnych, albo z relacji transformatora \ $ Ip = Is.N2 / N1 \ $, gdzie oba \ $ Czy \ $ i \ $ N2 \ $ podwoiły się. Jednak dodając więcej zwojów wtórnych, niedługo prąd pierwotny osiągnie swój limit.

Masz więc rację, mówiąc, że zwiększenie zwojów wtórnych zwiększy moc dostarczaną do przedmiotu obrabianego, ale tylko do momentu, w którym zaczniesz przeciążać źródło. W praktyce, jeśli podłączysz swoje źródło napięcia 240 V bezpośrednio do przedmiotu obrabianego, prawie na pewno przeciążasz zasilanie, w takim przypadku będziesz potrzebować transformatora obniżającego napięcie, aby po prostu pozostać w tym limicie. Aby zapewnić największą moc spawania, potrzebny jest transformator, który obniża napięcie w najmniejszym stopniu, jednocześnie utrzymując prąd pierwotny w dopuszczalnym zakresie.

Zauważ, że aby dobrze zrozumieć tę kwestię, nie musisz brać pod uwagę pasożytniczych impedancji pokazanych na diagramie, które są stosunkowo małe i jedynie komplikują sprawę bez dodawania jakiegokolwiek wglądu.Z drugiej strony, jak wspominali inni, wystąpi również rozproszenie w uzwojeniach wtórnych, więc do obsługi prądu wtórnego należy użyć drutu o odpowiedniej średnicy - przynajmniej wystarczającej, aby uniknąć przegrzania, a poza tym niższy opórdrugorzędnej, tym mniej energii zostanie rozproszone w tym miejscu, a nie w elemencie obrabianym.Jeśli maksymalny prąd obwodu pierwotnego wynosi \ $ Iplimit \ $, odpowiadający mu prąd wtórny wynosi \ $ Iplmit.N1 / N2 \ $.Jeśli, tak jak na filmie, modyfikujesz istniejący transformator, maksymalna moc spawarki może być określona przez fizyczne ograniczenie liczby zwojów wystarczająco dużego drutu, który można zmieścić na tworniku transformatora.

Kolejną kwestią jest bezpieczeństwo - możesz spawać przy wyższym napięciu, ale znacznie zwiększasz również ryzyko zranienia spawacza.