올바른 아크 용접 전원을 선택하는 것은 모든 용접 프로젝트의 판도를 바꿀 수 있습니다. 특정 요구 사항에 가장 효율적인 전원을 선택하는 방법이 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 최적의 아크 용접 전원을 선택하는 데 있어 중요한 요소와 AC 및 DC 옵션을 비교하고 성능 및 경제적 고려 사항을 간략하게 설명합니다. 자세히 읽어보면 용접 품질 향상, 안전성 강화, 에너지 사용 최적화에 대한 인사이트를 얻어 용접 프로젝트의 효율성과 경제성을 모두 확보할 수 있을 것입니다.
아크 용접 전원의 선택은 용접 장비(용접기)의 전기적 성능을 결정하는 데 있어 매우 중요한 부분입니다. 아크 용접 전원은 어느 정도 보편성을 가지고 있지만, 아크 용접 전원 유형에 따라 구조, 전기적 성능 및 주요 기술 파라미터가 다릅니다.
표 1과 2에서 볼 수 있듯이 AC 아크 용접 전원과 DC 아크 용접 전원 간에는 특성과 경제성에서 상당한 차이가 있습니다. 따라서 합리적인 선택 만이 원활한 진행을 보장 할 수 있습니다. 용접 프로세스를 사용하여 경제적이면서도 우수한 용접 결과를 얻을 수 있습니다.
일반적으로 아크 용접력 소스는 다음과 같은 측면을 고려하여 선택해야 합니다:
표 1: AC 및 DC 아크 용접 전원의 특성 비교.
항목 | 교류 전류 | 직류 |
아크 안정성 | 낮은 | 높은 |
극성 호환성 | 아무것도 | 가지고 |
자기 편향의 영향 | 작은 | 더 보기 |
무부하 전압 | 더 높은 | Lower |
감전 위험 | 더 큰 | lesser |
건설 및 유지 관리 | 더 간단해졌습니다. | 더 복잡한 |
소음 | 크지 않음 | 대형 발전기, 소형 정류기 및 소형 인버터 |
비용 | 낮은 | 높은 |
전원 공급 장치 | 일반 단상 | 일반 3단계 |
무게 | 라이터 | 더 무겁고 가벼운 인버터 |
표 2: AC 및 DC 아크 용접 전원의 경제성 비교.
주요 지표 | DC 아크 용접 교류 발전기 | AC 아크 용접 발생기 | 아크 용접 정류기 | 아크 용접 인버터 |
용접 금속 킬로그램당 전기 에너지 소비량 | 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 | |
무부하 상태에서의 역률 | 0.4~0.5 | 0.1~0.2 | 0.30~0.4~ | 0.68~0.86 |
무부하 전력 소비 | 2~3kW | 0.2 kW | 0.38~0.46kW | 0.03~0.1kW |
제조 재료 소비 | 100% | 30~35% | 35~40% | 8~13% |
아크 용접 전원 생산에 소요되는 인시간 | 100% | 20~30% | ||
가격 | 100% | 30~40% | ||
각 유닛이 차지하는 면적 | 0.5~0.7m2 | 0.2~0.3m2 | 0.4~0.9m2 | 0.11~0.13m2 |
세 가지 기본 용접 유형 전류: DC, AC, 펄스 및 해당 아크 용접 전원을 사용할 수 있습니다: DC 아크 용접 전원, AC 아크 용접 전원, 펄스 아크 용접 전원을 사용할 수 있습니다.
또한 아크 옵션도 있습니다. 용접 인버터. 기술 요구 사항, 경제적 효과 및 작업 조건에 따라 아크 용접 전원의 유형을 합리적으로 선택해야 합니다.
(1) 수동 아크 용접:
산성 전극은 일반 금속 구조물을 용접하는 데 사용되며 동적 철심, 동적 코일 또는 탭 체인저 아크 용접 변압기(예: BXl-300, BX3-300-1, BX6-120-1 등)를 사용할 수 있습니다.
알칼리성 전극은 더 중요한 구조용 강철을 용접하는 데 사용되며, 아크 용접 정류기(ZXG-400, ZXl-250, ZX5-250, ZX5-400, ZX7-400 등)와 같은 DC 아크 용접 전원을 사용할 수 있습니다. 이러한 아크 용접 전원은 모두 하강 특성을 가져야 합니다.
(2) 서브머지드 아크 용접:
일반적으로 더 큰 용량의 아크 용접 변압기가 선택됩니다. 더 높은 제품 품질이 필요한 경우 아크 용접 정류기 또는 직사각형 파 AC 아크 용접 전원을 사용해야 합니다. 이러한 아크 용접 전원은 일반적으로 하강하는 외부 특성을 가져야 합니다.
정속 와이어 이송의 경우 더 부드러운 하강 특성이 선호되고 가변 속도 와이어 이송의 경우 더 가파른 하강 특성이 선호됩니다.
(3) 텅스텐 불활성 가스 용접 (TIG 용접):
TIG 용접에는 아크와 같은 정전류 특성을 가진 아크 용접 전원이 필요합니다. 용접 인버터 또는 아크 용접 정류기. 알루미늄 및 그 합금 용접에는 AC 아크 용접 전원이 선호되며, 가급적 직사각형 파 AC 아크 용접 전원이 바람직합니다.
(4) CO2 가스 차폐 용접 및 용융 전극 불활성 가스 용접:
이러한 경우 아크 용접 정류기 및 아크 용접 인버터 플랫 특성(정속 와이어 이송용) 또는 하강 특성(가변 속도 와이어 이송용)을 가진 용접기를 사용할 수 있습니다. 고품질 TIG 용접을 위해서는 펄스 아크 용접 전원을 사용해야 합니다.
(5) 플라즈마 아크 용접:
아크 용접 정류기 또는 아크 용접 인버터 정전류 특성을 가진 전극을 사용하는 것이 좋습니다. 용융 전극을 사용하는 경우 플라즈마 아크 용접를 클릭하고 용융 전극 불활성 가스 용접의 요구 사항에 따라 아크 용접 전원을 선택합니다.
(6) 펄스 아크 용접:
펄스 플라즈마 아크 용접 및 펄스 TIG 용접은 펄스 아크 용접 전원을 사용해야 합니다. 수요가 많은 상황에서는 아크 용접 인버터 또는 트랜지스터 펄스 아크 용접 전원을 사용하는 것이 좋습니다.
위에서 볼 수 있듯이 용접 공정 방법은 반드시 특정 유형의 아크 용접 전원을 사용할 필요는 없습니다. 그러나 선택한 아크 용접 전원은 해당 용접 공정 방법의 전기적 성능 요구 사항을 충족해야 합니다.
여기에는 외부 특성, 조정 성능, 무부하 전압 및 동적 특성이 포함됩니다. 일부 전기 성능이 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 수정을 통해 달성 할 수도 있으며, 이는 아크 용접 전원이 어느 정도의 보편성을 가지고 있음을 보여줍니다.
(1) 아크 용접 전원 공급 장치의 대략적인 전력 결정
용접의 주요 사양은 용접 전류입니다. 간단히 설명하자면, 아크 용접 전원 공급 장치 모델 뒤에 있는 숫자를 참조하여 필요한 용접 전류에 따라 용량을 선택할 수 있습니다. 예를 들어, BXl-300의 숫자 '300'은 전원 공급 장치의 정격 전류가 300A임을 나타냅니다.
(2) 다양한 부하 지속 속도에서 허용되는 용접 전류
2장에서 설명한 것처럼 아크 용접 전원 공급 장치의 최대 출력 전류는 주로 허용 온도 상승에 따라 결정됩니다.
따라서 허용 용접 전류를 결정할 때는 부하 지속 시간을 고려해야 합니다. 정격 부하 지속 속도에서 아크 용접 전원 공급 장치는 정격 용접 전류로 작업할 때 허용 온도 상승을 초과하지 않습니다.
부하 지속 시간이 변경되면 아크 용접 전원 공급 장치가 허용 온도 상승을 초과하지 않고 사용할 수 있는 최대 전류는 동일한 열 발생 및 동일한 정격 온도 달성 원칙에 따라 변환될 수 있습니다.
일반적인 생산 조건에서는 가능한 한 단일 스테이션 아크 용접 전원을 사용해야 합니다. 그러나 조선 작업장과 같이 용접 스테이션이 많고 밀집되어 있는 대형 용접 작업장에서는 멀티 스테이션 아크 용접 전원을 사용할 수 있습니다.
DC 아크 용접 전원은 전류 공유를 위해 저항 박스가 필요하고 전력 소비가 많으므로 가능한 한 적게 사용해야 합니다.
용접 길이가 길지 않고 전원의 연속 사용 시간이 짧은 유지 보수 용접 작업에서는 40%, 25% 또는 15%와 같이 연속 속도가 낮은 정격 부하 연속 속도의 아크 용접 전원을 선택할 수 있습니다.
아크 용접 전원은 많은 전력을 소비하므로 에너지 절약을 위해 아크 용접 인버터, 아크 용접 정류기 및 변압기와 같은 고효율 에너지 절약형 아크 용접 전원을 가급적 선택해야 합니다. 특별히 필요한 경우가 아니라면 DC 아크 용접 발전기는 사용할 필요가 없습니다.
이 섹션에서는 가장 널리 사용되는 수동 아크 용접 전원을 예로 들어 아크 용접 전원 설치에 대한 지식을 소개합니다. 수동 아크 용접기의 주 회로의 개략도는 그림 8-1에 나와 있습니다.
다이어그램에서 볼 수 있듯이 주 회로에는 아크 용접 전원 외에도 케이블, 퓨즈, 스위치 등과 같은 액세서리가 있습니다. 따라서 관련 액세서리의 선택에 대해 먼저 논의해야 합니다.
(1) 케이블 선택
케이블에는 그리드에서 용접 전원까지의 전원 케이블과 용접 전원에서 용접 토치 및 공작물까지의 용접 케이블이 포함됩니다. 전원 케이블을 선택할 때는 다음 요소를 고려해야 합니다:
용접 케이블을 선택할 때는 내마모성, 기계적 힘을 견디는 능력, 움직임에 대한 유연성을 고려해야 합니다. 용접 케이블의 단면적은 전류 및 케이블 길이에 따라 표 8-1에 따라 선택할 수 있습니다. 용도와 표 8-1에 따라 다양한 유형과 모델의 전력선 및 용접 케이블을 선택할 수 있습니다.
(2) 퓨즈 선택
일반적인 퓨즈에는 튜브형, 플러그인 및 나선형 퓨즈가 있습니다. 퓨즈의 정격 전류는 퓨즈의 정격 전류보다 크거나 같아야 합니다.
아크 용접 변압기, 정류기 및 인버터의 경우 퓨즈의 정격 전류가 용접 전원의 정격 1차 전류보다 약간 높거나 같으면 충분합니다. DC 아크 용접 발생기의 경우 모터의 시동 전류가 매우 크기 때문에 모터의 정격 전류에 따라 퓨즈를 선택할 수 없으며 다음 공식에 따라 퓨즈를 선택해야 합니다:
퓨즈 정격 전류 = (1.5~2.5) x 모터 정격 전류 시동기가 있는 경우 위 공식의 계수는 1.5가 되어야 합니다.
(3) 스위치 선택
일반적인 스위치로는 나이프 스위치와 철제 쉘 스위치가 있습니다.
아크 용접 변압기, 정류기, 인버터, 트랜지스터 아크 용접 전원 및 직사각형파 AC 아크 용접 전원용 스위치의 정격 전류는 정격 전류보다 크거나 같아야 합니다. 아크 용접 발생기용 스위치의 정격 전류는 모터 정격 전류의 3배입니다.
(1) 아크 용접 정류기, 인버터 및 트랜지스터 아크 용접 전원 공급 장치
a. 오랫동안 사용하지 않은 새 전원 공급 장치의 경우 설치 전에 절연 상태를 점검해야 하며, 500V 메고옴 미터를 사용하여 점검할 수 있습니다. 그러나 테스트하기 전에 정류기 또는 실리콘 정류 소자와 고전력 트랜지스터 그룹을 전선으로 단락시켜 과전압으로 인해 실리콘 소자 또는 트랜지스터가 고장나는 것을 방지해야 합니다.
용접 회로와 케이싱에 대한 2차 권선 사이의 절연 저항은 2.5m 이상이어야 합니다. 정류기와 케이싱에 대한 1차 및 2차 권선 사이의 절연 저항은 2.5m 이상이어야 합니다.
1차 권선과 2차 권선 사이의 절연 저항은 5m 이상이어야 합니다. 1차 및 2차 회로에 연결되지 않은 제어 회로와 섀시 또는 기타 회로 사이의 절연 저항은 2.5m 이상이어야 합니다.
b. 손상 여부를 확인하거나 느슨한 연결 설치 전 운송으로 인해 전원 공급 장치 내부가 손상될 수 있습니다.
a. 그리드의 전원 공급 용량이 아크 용접 전원 공급 장치의 정격 용량과 일치하는지, 스위치, 퓨즈 및 케이블의 선택이 올바른지, 케이블의 절연 상태가 양호한지 확인합니다.
b. 전력선 및 용접 케이블 라인의 전선 구간과 길이는 전력선의 전압 강하가 계통 전압의 5%를 초과하지 않고 용접 회로 케이블 라인의 총 전압 강하가 정격 부하에서 4V를 초과하지 않도록 적절해야 합니다.
(2) 아크 용접 변압기
배선할 때는 공장 명판에 표시된 기본 전압 값에 주의하세요. 기본 전압은 380V, 220V 또는 이중 사용이 가능합니다. 여러 대를 설치하는 경우 3상 부하의 균형을 최대한 맞추기 위해 3상 전력망에 개별적으로 연결해야 합니다. 다른 사항은 아크 용접 정류기의 경우와 동일합니다.
(3) DC 아크 용접 발생기
위에서 언급한 사항 외에도 다음 사항도 주의해야 합니다:
아크 용접 전원을 올바르게 사용하고 유지 관리하면 정상적인 작업 성능을 보장할 뿐만 아니라 서비스 수명도 연장할 수 있습니다.
사용 및 유지 관리를 위한 상식
(1) 사용하기 전에 제품 설명서 또는 관련 국가 표준에 따라 아크 용접 전원을 검사해야 하며 올바른 사용을 보장하기 위해 특정 지식 기반을 구축해야 합니다.
(2) 용접하기 전에 모든 연결이 올바른지, 특히 과열이나 연소를 방지하기 위해 용접 케이블 조인트가 단단히 조여져 있는지 확인합니다.
(3) 기기가 전원 그리드에 연결되어 있거나 용접 중일 때는 기기의 상단 덮개를 움직이거나 열지 마세요.
(4) 무부하 상태에서 작동할 때는 먼저 소리가 정상인지 확인한 다음 냉각 팬이 정상적으로 작동하는지, 회전 방향이 올바른지 점검합니다.
(5) 기계를 깨끗하게 유지하고 압축 공기로 정기적으로 먼지를 털어내야 합니다. 정기적인 전기 테스트, 점검 및 유지보수도 필요합니다.
(6) 필요한 엄격한 관리 및 사용 시스템을 구축해야 합니다.
아크 용접 전원의 병렬 사용:
하나의 아크 용접 전원의 용접 전류가 부족한 경우 여러 개의 아크 용접 전원을 병렬로 연결하여 사용할 수 있습니다. 그러나 전류, 극성 및 기타 관련 문제가 균형을 이루도록 하는 것이 중요합니다.
아크 용접 전원은 고유한 다용도성을 제공하지만 특정 용접 공정에서 표준 기능 이상의 성능이 필요한 경우 이러한 요구 사항을 충족하도록 유사한 전원을 선택하고 수정할 수 있습니다.
아크 용접 정류기는 특히 원하는 성능 특성을 달성하기 위해 수정이 용이합니다. 예를 들어, 일반적으로 수동 아크 용접에 사용되는 자기 증폭기형 아크 용접 정류기는 처짐(하강) 외부 특성을 나타냅니다.
이 정류기를 미세 와이어 및 정속 공급을 사용하는 CO2 가스 차폐 용접에 맞게 조정하려면 간단히 수정할 수 있습니다. 자기 증폭기 내 3개의 내부 브리지 저항의 저항을 제거하거나 증가시킴으로써 전원을 평평한 특성 또는 천천히 하강하는 특성을 나타내도록 변환하여 미세 와이어 CO2 아크 용접에 적합하게 만들 수 있습니다.
펄스 아크 용접 애플리케이션의 경우 몇 가지 수정 옵션이 있습니다:
필요에 따라 아크 용접 제너레이터도 수정할 수 있습니다. 예를 들어 AXl-500 제너레이터를 하강형 특성에서 평평한 특성으로 변환할 수 있습니다:
이러한 수정은 다양한 용접 공정 요구 사항을 충족하는 용접 전원의 적응성을 입증하여 제조업체가 완전히 새로운 시스템을 구축할 필요 없이 기존 장비를 특수 용도에 맞게 최적화할 수 있도록 지원합니다.
전기를 절약하려면 DC 아크 용접 발전기를 실리콘 아크 용접 정류기 또는 사이리스터 아크 용접 정류기로 교체하는 것이 가장 좋습니다. 아크 용접 인버터의 개발 및 생산 수준이 향상됨에 따라 신뢰성과 성능이 사이리스터 형과 같은 전통적인 아크 용접 전원, 심지어 최고 수준의 외국 아크 용접 전원 수준에 도달했습니다.
또한 동적 특성과 용접 공정이 우수하고 전기와 재료를 절약하며 가격이 저렴합니다. 널리 홍보하고 사용해야 합니다.
아시다시피 아크 용접 변압기는 누설 인덕턴스가 높거나 리액턴스가 큰 변압기입니다. 역률이 약 0.4~0.6 정도로 낮기 때문에 전력망에 무효 전력 공급을 줄이고 전력 품질을 개선하기 위해 역률을 개선할 필요가 있습니다.
역률을 보정하기 위해 커패시터를 설치하는 방법에는 두 가지가 있습니다:
(1) 조선소, 금속 구조물 공장, 교량 제조 공장 등과 같이 아크 용접 전원을 광범위하게 사용하는 공장은 중앙 집중식 보상을 채택할 수 있습니다.
(2) 중앙 집중식 보상 조건이 없는 농촌 및 소규모 기업의 경우 그림 3-1과 같이 보상을 위해 아크 용접 변압기에 커패시터를 설치할 수 있습니다.
아크 용접 변압기에 '에너지 절약 장치'를 설치하면 무부하 전력 손실을 줄이는 데 일정한 효과가 있을 뿐만 아니라 감전 사고도 효과적으로 예방할 수 있습니다.
따라서 "감전 방지 및 에너지 절약 장치"라고도 할 수 있습니다. 이러한 제품은 국내 및 해외에서 모두 사용할 수 있습니다.
아크 용접 전원 공급 장치는 필요한 안전 조치를 취하지 않거나 예방 조치를 취하지 않으면 장비 및 인명 사고가 쉽게 발생할 수 있는 전기 장비입니다. 이는 돌이킬 수 없는 손실로 이어질 수 있으므로 가급적 피해야 합니다.
수동 아크 용접 전원의 무부하 전압은 일반적으로 60~90V이며, 용접기는 습도가 높은 환경에서 작업하는 경우가 많기 때문에 감전 위험이 높아집니다. 특히 높은 곳이나 금속 용기 내부에서 용접할 때 위험이 더 커집니다. 인체의 심장을 통해 흐르는 전류가 몇 밀리암페어에 도달하면 생명을 위협할 수 있습니다. 감전을 피하기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다:
(1) 살아있는 부품과의 접촉을 피하세요:
(2) 사람이 접촉할 수 있는 전압을 제한하세요: 때로는 특정 살아있는 물체와의 접촉을 피하기 어렵 기 때문에 안전을 보장하기 위해 이러한 살아있는 물체의 전압을 제한해야합니다. 예를 들어 아크 용접 전원의 무부하 전압에 대한 최대 허용 값이 지정되어 있으며 제어 회로의 AC 전압은 36V보다 크지 않아야하고 DC 전압은 48V보다 크지 않아야하며 작업등의 전압은 12V보다 크지 않아야합니다.
(3) 절연 저항을 높입니다: 인체의 저항은 주로 피부에 있으며 저항 값은 피부가 건조한지 여부와 관련이 있습니다. 여름에는 땀을 흘리면 인체의 저항이 감소하여 감전의 위험이 증가합니다. 또한 인체의 저항은 건강 상태, 정신 상태 및 감정 상태와도 관련이 있습니다. 고전압 접촉 시 고무장갑 착용, 수동 아크 용접 시 가죽 장갑 착용, 비오는 날 야외 작업 시 고무신 착용, 작업 시 나무 의자에 앉기, 금속 용기 내부 작업 시 고무 캡 착용 등 절연 저항을 높이는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
(4) 기계 케이스를 접지하거나 제로화합니다: 정상적인 상황에서는 기계 케이스에 전류가 흐르지 않습니다. 그러나 아크 용접 전원과 기계 케이스 내부의 활선 부품 사이의 절연이 파괴되어 접촉으로 인해 기계 케이스가 활선 상태가 될 수 있습니다. 개인 안전을 위해 다음과 같은 조치를 취해야 합니다:
자동 전압 감소 장치는 사실 앞서 언급한 '절전 장치'입니다. 이러한 장치에는 여러 종류가 있으며 그림 4는 그 예시를 보여줍니다.
아크 용접 변압기는 일반적으로 용접 전류를 조정하기 위해 변압기 상자에서 직접 손으로 조정합니다. 공작물이 아크 용접 변압기에서 멀리 떨어져 있으면 이 조정 방법이 불편해집니다.
따라서 원격 제어를 사용할 수 있으며 이는 전기 모터, 기어 박스 및 관련 원격 제어 회로로 달성 할 수 있습니다. 용접기는 조정봉을 휴대하고 용접 집게를 사용하여 작업 현장에서 조정봉을 잡고 전기 모터의 정회전 및 역 회전을 제어하여 전류 조정 메커니즘을 전달하고 용접 전류를 변경합니다. 이 원격 제어 장치는 작동하기 쉬울뿐만 아니라 감전 방지 및 절전 기능도있어 안전한 작업과 에너지 절약이라는 목표를 달성 할 수 있습니다.
(1) 감전 방지 및 절전 원리
제어 변압기 T2가 켜지면 V1이 차단되고 V2가 포화되어 전도되며 V3이 차단되고 릴레이 K3에 전원이 공급되지 않습니다. 상시 개방 접점 K3-2는 AC 접촉기 KM1 및 KM2에 전원이 공급되는 것을 방지합니다. 이때 아크 용접 변압기 T1은 380V 전력망에 연결되어 있지 않으며 안전한 절전 비작동 상태에 있습니다.
(2) 용접 전류의 원격 제어 조정 원리
용접 집게와 공작물 사이에 조정봉을 배치할 때 조정봉의 다이오드가 공작물 쪽을 향하면 다이오드를 통해 24V 교류 전압을 정류하여 R25에 "하단은 음극, 상단은 양극"의 직류 전압이 생성됩니다.
이 전압은 VD18->R20->V5->VD19->R25의 이미터 접합 회로에 전류를 생성하여 V5를 포화시키고 전도시킵니다. 그러면 K2에 전원이 공급되고 접점 K2-2가 닫혀 전기 모터 M이 앞으로 회전하고 아크 용접 변압기 T1의 동적 철심(또는 권선)이 바깥쪽 또는 아래쪽으로 이동하여 용접 전류가 증가합니다. 반대로 조정봉의 다이오드가 용접 집게를 향하면 V4가 전도되고 K1에 전원이 공급되며 접점 K1-1이 닫혀 M이 뒤로 회전하고 용접 전류가 감소합니다.
인버터 아크 용접기의 우수한 동적 특성으로 인해 상대적으로 낮은 무부하 전압이 필요합니다. 또한 아크 스트라이킹 성능에 큰 영향을 주지 않고 간단한 방법을 통해 전압을 원하는 값으로 쉽게 낮출 수 있습니다.