Dostupné svařovací zdroje umožňují generování svařovacího proudu v hodnotách od 0,05 až 20 A pro svařování mikroplasmové,[1] od 30 do 1 000 A pro svařování obloukovými metodami[2][3] a hodnoty v desítkách až stovkách kA pro odporové svařování.[4]
Zatěžovatel svařovacího zdroje
Zatěžovatel (DZ) svařovacího zdroje je jeden ze základních parametrů svařovacího zdroje,[5] který vyjadřuje poměr maximální možné doby svařování k celkovému pracovnímu času .
Příklad
Pokud při celkové době práce se svářečkou 10 minut, lze efektivně používat svářečku 4 minuty, potom zatěžovatel svařovacího zdroje lze vypočítat jako:
Při ručním svařování by měl DZ být minimálně 40 % u automatických metod (např. svařování pod tavidlem) 100 %.[6]
Stabilita oblouku
Stabilita oblouku má významný vliv na kvalitu svařovaného spoje a vyjadřuje se jako rozdíl gradientu zatěžovací charakteristiky zdroje (a) a voltampérové charakteristiky oblouku v pracovní oblasti (b) resp. (c), tj.:[7]
Statická charakteristika
Statickou charakteristiku zdroje, tzv. voltampérovou charakteristiku, lze vyjádřit závislostí mezi pracovním napětím a svařovacím proudem.[8][9]
Zdroje s plochou charakteristikou[pozn. 3] reagují na změnu odporu, resp. prodloužení elektrického oblouku, zvýšením svařovacího proudu při zachování konstantního napětí. To je výhodné při svařování svařování s tavící se elektrodou jak v ochranném plynu tak i při svařování pod tavidlem, kdy zdroj umožní zachovávat konstantní délku oblouku – tedy napětí – regulací rychlosti podávání se svařovacího drátu. Rychlost odtavování svařovacího drátu je úměrná velikosti svařovacího proudu.[8][10]
U zdrojů s polostrmou charakteristikou, se někdy také nazývají zdroje s konstantním výkonem, mají takovou charakteristiku, kterou lze popsat konstantním výkonem, tedy součinem napětí a proudu .[8]
Zdroje, které disponují regulací proudu a napětí, umožňují nastavení svařovacího normalizovaného napětí , které odpovídá pracovní oblasti, v závislosti na svařovacím proudu , tj.
Dynamická charakteristika zdroje popisuje schopnost zdroje vyrovnávat s náhlými krátkodobými změnami napětí při zapalování oblouku, při zkratu a jeho přerušení.[11]
Synergický zdroj
Synergický zdroj, resp. synergický režim, označuje takový svařovací zdroj, jehož svařovací parametry jsou natolik optimalizovány, že při změně jednoho parametru – většinou rychlosti podávání svařovacího drátu – dojde k automatickému přenastavení dalších závislých parametrů, např. svařovacího proudu a napětí, průtok ochranného plynu, rychlost pojezdu, atd.[12] Touto funkcí je vybavena většina současných profesionálních (průmyslových) svářeček.
Bezpečnostní hledisko
Napětí naprázdno
Napětí naprázdno je maximální napětí, které může svařovací zdroj dodávat pokud se s ním v danou chvíli nesvařuje. Z bezpečnostních důvodů se maximální hodnota napětí omezuje na 113 V při používání stejnosměrného proudu a 80 V[pozn. 4] při používání střídavého proudu. Uvedené hodnoty jsou platné pro vnitřní prostředí. Při používání svařovacího zdroje mimo zakryté prostory platí přísnější regule.[5][6]
Stupeň krytí
Pro každý elektrický přístroj je vyžadováno podle elektrotechnických norem ochrana obsluhy před nebezpečným dotykem živých částí krytím v souladu s normou ČSN 33 2000-4-41.[13] Pro svařovací zdroje se vyžaduje stupeň krytí IP 21 až IP 23.[14]
Nejstarším zdrojem pro obloukové svařování je svařovací dynamo se sériově zapojenou tlumivkou lidově zvané "triodýna", které generuje stejnosměrný proud. Svařovací dynamo může být poháněno buď elektrickým nebo spalovacím motorem, který s dynamem tvoří jeden celek, tzv. svařovací agregát. Svařovací dynamo disponuje strmou statickou charakteristikou a je tedy vhodné pro svařování obalenou elektrodou nebo svařování TIG případně MIG/MAG.
Svařovací proud se indukuje ve vodičíchkotvy rotoru, které se otáčejí v elektromagnetickém poli statorového vinutí. Regulace svařovacího proudu je možná plynulá a dosahuje se změnou buzení magnetického polestatoru. Mezi nevýhody patří velká hmotnost, hlučnost, vysoká spotřeba elektrické energie a s tím spojená nízká efektivita. Naopak výhodou je vyšší hodnota zatěžovatele.[6]
Svařovací transformátor, který generuje jednofázový střídavý elektrický proud, sestává z jádra tvořeného křemíkemlegovanýmiocelovými plechy ve tvaru rámu, primární a sekundární cívky. Vinutí cívek je vyrobeno z měděných nebo hliníkových vodičů. Transformátor je napájen střídavým proudem, který protéká vinutím primární cívky a indukuje střídavé elektromagnetické pole. Elektromagnetickou indukcí vzniká ve vinutí sekundární cívky střídavé napětí. Po zapálení elektrického oblouku při svařování vznikne uzavřením svařovacího obvodu střídavý svařovací proud. Svařovací transformátory disponují polostrmou statickou charakteristikou a jsou vhodné pro ruční svařování obalenou elektrodou, případně pro TIG svařování, pro kterou je vhodný zdroj vysokonapěťových impulsů – vysokofrekvenční ionizátor.
Svařovací transformátory mají nižší spotřebu, ale také nižší hodnotu zatěžovatele.[15]
Svařovací usměrňovač, který generuje stejnosměrný resp. usměrněný proud, se skládá ze síťového transformátoru a usměrňovacích prvků v sekundárním obvodu transformátoru. Usměrňovacími prvky jsou polovodičové křemíkové diody nebo tyristory. Použitím transformátoru, který může být jak jednofázový tak i třífázový, lze měnit výstupní proud jak na střídavý tak i na usměrněný. Svařovací usměrňovače mají nižší spotřebu v porovnání se svařovacími dynamy, vyšší účinnost až 80 %, nižší hmotnost a hlučnost.[16][17]
Svařovací invertorové zdroje jsou moderní svařovací zdroje využívané zejména v průmyslové výrobě. Jsou to zdroje řízené výkonovými tranzistory, které pracují na základě středofrekvenčních měničů s frekvencemi od 20 do 100 kHz. Díky jejich uspořádání, které vede na vyšší pracovní frekvenci, dosahují transformátory menších rozměrů a hmotnosti. Účinnost se pohybuje okolo 90 %. Vysoká frekvence se dosahuje z usměrněného střídavého proudu. Tyto zdroje mají vlastní centrální řídící jednotku umožňující mj. i synergický režim.[18][19]
Poznámky
↑Krátkodobé zkraty vznikají při přenosu roztaveného kovu elektrody do svarové lázně při tzv. zkratovém přenosu nebo principiálně při odporovém svařování
↑Strmá charakteristika se často označuje taky jako měkká charakteristika, v angličtině se označuje constant current.
↑Plochá charakteristika se často označuje taky jako tvrdá charakteristika, v angličtině se označuje constant voltage.
↑Maximální hodnota u střídavého proudu dosahuje 113 V při efektivní hodnotě 80 V.
↑ARMAO, Frank; BYALL, Lisa; KOTECKI, Damian; MILLER, Duane. GMAW Welding Guide [online]. Příprava vydání Jeff Nadzam. The Lincoln Electric Company, 2006-06-29, rev. 2006-10-10 [cit. 2010-09-26]. S. 25. Dostupné v archivu pořízeném dne 2010-05-29. (angličtina)
↑ČSN 33 2000-4-41. Elektrické instalace nízkého napětí - Část 4-41: Ochranná opatření pro zajištění bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem. Praha : ÚNMZ, 2007-08-01. detail.
AMBROŽ, Oldřich; KANDUS, Bohumil; KUBÍČEK, Jaroslav, 2001. Technologie svařování a zařízení. Recenzent Václav Minařík. 1. vyd. Ostrava: Česká svářečská společnost ANB, ZEROSS, c2001. 395 s. ISBN80-85771-81-0. S. 210. [reference viz Ambrož et al.].
KUBÍČEK, Jaroslav. Technologie svařování [online]. ust.fme.vutbr.cz, 1994 [cit. 2010-09-25]. [reference viz Kubíček]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2012-01-11.