Generator i akumulator do spawania: dobór, hałas i eksploatacja

Czym jest mobilne urządzenie zasilające?

Mobilne urządzenie zasilające to zasilany akumulatorowo agregat w formie walizki: bateria litowa, falownik dostarczający napięcie 230 V AC / 50 Hz o jakości sieciowej oraz gniazda lub wyjścia CEE dla maszyn. Najmniejsze modele radzą sobie z ok. 2-4 kWh i 3-4 kW mocy ciągłej przy wysokiej mocy szczytowej, podczas gdy duże jednostki oferują 8-10 kWh i 10-11 kW mocy ciągłej.

Różnica w stosunku do generatora jest kluczowa na placu budowy: brak spalin, brak paliwa, brak procedury rozruchowej. Urządzenie włącza się, dostarcza stabilne napięcie i częstotliwość, a generowany hałas wynosi poniżej 10 dB(A) - dla porównania budzik hałasuje z natężeniem ok. 40 dB(A).

Dlaczego warto stosować akumulator zamiast generatora?

Zasilanie o jakości sieciowej: dobry falownik zapewnia stabilne napięcie i częstotliwość niezależnie od obciążenia. Ma to znaczenie dla zgrzewarek do elektrołączników oraz zgrzewarek doczołowych, które obliczają parametry i dokumentują proces na podstawie jakości zasilania, a także dla wrażliwej elektroniki, która może ulec awarii przy niestabilnym prądzie z generatora.

Hałas i otoczenie: urządzenie może być używane w pomieszczeniach, w wykopach w pobliżu budynków mieszkalnych, w nocy oraz w strefach o rygorystycznych wymaganiach dotyczących niskiego poziom hałasu - bez gazów spalinowych, które w przeciwnym razie musiałyby być odessane z wykopu.

Brak logistyki paliwowej: brak oleju napędowego lub benzyny na placu budowy, brak kanistrów w samochodzie i brak ryzyka rozlania. Ładowanie odbywa się z domowej sieci elektrycznej (230 V) lub szybciej z sieci trójfazowej (400 V), typowo w czasie od 2 do 5 godzin w zależności od mocy ładowania.

Konserwacja i eksploatacja: brak wymiany oleju, brak świec zapłonowych, brak problemów z rozruchem na zimno. Urządzenie stoi w stanie naładowanym i jest gotowe do pracy, również po dłuższym okresie bezczynności.

Generator: dobieraj pod kątem prądu rozruchowego, a nie tabliczki znamionowej

Generator musi być w stanie dostarczyć zarówno moc ciągłą, jak i uderzenia prądowe generowane przy rozruchu płyty grzejnej oraz układu hydraulicznego. Moc użyteczna spada, gdy w tym samym czasie pracują inne urządzenia, a w niskich temperaturach i przy dużym obciążeniu maleje jeszcze bardziej.

Wybierz generator z dobrym systemem regulacji, jeśli ma on zasilać maszynę sterowaną lub zautomatyzowaną zgrzewarkę do elektrołączników. Słaba regulacja powoduje wahania napięcia, które system sterowania interpretuje jako błąd, co przerywa spawanie - często w środku fazy nagrzewania.

Nigdy nie uruchamiaj dużych odbiorników, takich jak sprężarka czy nagrzewnica powietrza, w tym samym czasie co proces spawania. Lepiej zaplanować prace sekwencyjnie, aby obciążenie generatora było stabilne. Jeśli maszyna stale przerywa pracę z powodu problemów z zasilaniem, należy ją oddać do przeglądu - zobacz serwis i konserwacja maszyn do zgrzewania.

Mobilny powerbank stanowi realną alternatywę dla generatora, gdy zadanie nie wymaga pełnodniowego poboru mocy: brak hałasu silnika, brak spalin na placu budowy oraz brak zużycia paliwa na biegu jałowym. Zalety, zastrzeżenia oraz kwestie doboru opisano w rozdziale poświęconym mobilnym powerbankom poniżej.

Wymagania dotyczące generatora przy zgrzewaniu doczołowym: kW, kVA i AVR

Zgrzewanie doczołowe stawia inne wymagania wobec generatora niż zgrzewanie elektrooporowe: w tym przypadku nie mamy do czynienia z krótkim impulsem prądowym, lecz z płytą grzejną, strugiem oraz układem hydraulicznym pracującymi jednocześnie przez dłuższy czas. Moc ciągła generatora musi więc co najmniej odpowiadać całkowitej mocy znamionowej maszyny, a także zapewniać margines zapasu na prąd rozruchowy podczas uruchamiania struga i hydrauliki.

Moc rośnie wraz ze średnicą. Maszyny pobierają zazwyczaj od ok. 2,65 kW dla Ø160 do ok. 5,4 kW dla Ø355 przy 230 V oraz od ok. 6,5 kW dla Ø500 do 21-43 kW dla największych średnic przy 400 V. Z zasady kciuka generator powinien być w stanie dostarczyć ok. 1,5-krotność mocy znamionowej maszyny, aby prąd rozruchowy i spadki napięcia nie powodowały przerw w środku procesu wykonywania złącza.

Wartość w kVA uzyskuje się, dzieląc moc w kW przez współczynnik mocy, przyjęty tutaj jako 0,8: 3,65 kW odpowiada ok. 4,6 kVA, zaś 11,65 kW odpowiada ok. 14,6 kVA. Wartości w tabeli zostały zaokrąglone w górę, ponieważ moc użyteczna generatora spada wraz z jego nagrzewaniem się, a na placu budowy rzadko pracuje tylko jedno urządzenie.

Układ regulacji ma kluczowe znaczenie, gdy maszyna wyposażona jest w system WeldControl lub CNC. Układ sterowania monitoruje napięcie zasilające i przerywa pracę w przypadku jego wahań, dlatego generator musi posiadać regulację AVR lub być generatorem inwertorowym o czystym przebiegu sinusoidalnym. Generator bez regulacji może dostarczać wystarczającą moc, a mimo to przerywać zgrzewanie podczas fazy nagrzewania. W przypadku maszyn ręcznych i mechanicznych wymagania są mniejsze, jednak stabilne napięcie zapewnia bardziej powtarzalny przebieg zgrzewania.

Wymagania dla zgrzewania elektrooporowego są mniejsze i zostały opisane w sekcji wymagania dotyczące generatora dla kształtek elektrooporowych, gdzie można również obliczyć zapotrzebowanie dla konkretnego wymiaru kształtki. Jeśli maszyna ma pracować na generatorze przez cały dzień, przed podłączeniem wtyczki należy sprawdzić również stan paliwa, uziemienie oraz upewnić się, że przewód został całkowicie rozwinięty.

Mobilne powerbanki: zasilanie bez hałasu generatora

Mobilny powerbank to akumulator z wbudowanym falownikiem, który dostarcza napięcie 230 V - a w większych wersjach również 400 V - do zgrzewarki. Zastępuje on generator w miejscach pracy, gdzie brak zasilania sieciowego, a stosowanie pracującego przez cały dzień silnika spalinowego jest niemożliwe lub niepożądane.

Najbardziej zauważalną zaletą jest poziom hałasu. Generator pracuje nieprzerwanie, również wtedy, gdy nie odbywa się spawanie, co na cichej ulicy mieszkaniowej, przy oczyszczalni ścieków lub na osiedlu domów jednorodzinnych stanowi hałas uciążliwy dla sąsiadów i nadzoru. Korzystając z powerbanku, można usłyszeć śpiew ptaków pomiędzy zgrzewami oraz prowadzić normalną rozmowę z kolegami lub przez telefon bez potrzeby krzyczenia. Przekłada się to również na krótszy czas pracy, ponieważ komunikacja i koncentracja nie są obciążone hałasem.

Pod względem środowiskowym korzyści są twofold: brak spalin w miejscu pracy oraz brak zużycia paliwa na biegu jałowym. Generator spala paliwo niezależnie od tego, czy spawanie jest wykonywane, czy nie, a spaliny muszą być odprowadzane z dala od wykopów, piwnic i pomieszczeń zamkniętych, gdzie może gromadzić się dwutlenek węgla. Powerbank nie emituje żadnych zanieczyszczeń podczas użytkowania i może być ładowany z sieci lub paneli fotowoltaicznych w bazach i magazynach.

Ekonomicznie bilans należy wykonać dla każdego zadania osobno: zakup powerbanku wiąże się z większym wydatkiem początkowym niż odpowiedniego generatora, ale w zamian odpadają koszty paliwa, wymiany oleju i filtrów oraz ograniczone są koszty serwisowania. Przy powtarzających się pracach w terenie miejskim, gdzie generator zwykle pracuje na biegu jałowym przez większość dnia, różnica w kosztach często szybko się zwraca. W przypadku całodziennego zgrzewania dużych średnic, generator lub stałe zasilanie pozostaje najtańszym rozwiązaniem w przeliczeniu na kWh.

Praktyczny dobór wymaga uwzględnienia dwóch czynników: zapotrzebowania maszyny na moc (patrz tabele powyżej) oraz energii zużywanej na jedno złącze, czyli liczby zgrzewów, jakie należy wykonać na jednym ładowaniu. Należy również upewnić się, że wyjście zapewnia stabilne napięcie sinusoidalne - systemy WeldControl i CNC monitorują napięcie zasilające i przerywają pracę w przypadku wahań - oraz że powerbank jest w stanie dostarczyć prąd rozruchowy dla struga i układu hydraulicznego. W ujemnych temperaturach pojemność spada, dlatego nie należy pozostawiać urządzenia na mrozie przez noc.

Najlepiej sprawdza się podejście hybrydowe: powerbank do małych i średnich prac w terenie miejskim oraz generator lub stałe przyłącze 400 V do dużych średnic i prac całodziennych. Skontaktuj się z nami, jeśli chcesz obliczyć, które rozwiązanie będzie najbardziej opłacalne dla Twojego typowego zadania.

Co można spawać zasilając urządzenie z akumulatora?

Zgrzewanie elektrooporowe: idealne zastosowanie. Zgrzewarka do elektrołączników pobiera zazwyczaj poniżej 1 kW, a zużycie energii zależy przede wszystkim od średnicy kształtki: im większa kształtki i krótszy czas zgrzewania, tym więcej energii zużywane jest na jedno złącze. Małe urządzenie o pojemności 2-3 kWh wystarcza zatem na wykonanie wielu zgrzewów i całą zmianę roboczą. Akumulator utrzymuje stabilne napięcie aż do wykopu, również przy ostatniej kształtce.

Zgrzewanie doczołowe: maszyny do mniejszych rur (zazwyczaj do Ø160-Ø200) pobierają 1,5-3,5 kW i mogą być zazwyczaj zasilane przez średniej wielkości magazyn energii. Należy pamiętać o sprawdzeniu zalecanego źródła zasilania dla maszyny: niektóre urządzenia wymagają zasilania trójfazowego, w takim przypadku jednostka musi posiadać wyjście 400 V (CEE 16/5) - najmniejsze modele oferują wyłącznie jednofazowe 230 V.

Narzędzia i wyposażenie pomocnicze: ładowanie akumulatorów, skrobaki z napędem elektrycznym, pompy, oświetlenie oraz laptopy - wszystkie odbiorniki, które normalnie obciążałyby generator, można podłączyć do gniazd. Duże jednostki posiadają zazwyczaj zarówno gniazda CEE 16/3 (230 V), CEE 16/5 (400 V), jak i złącza do łączenia równoległego dwóch identycznych urządzeń w celu podwojenia dostępnej mocy.

Jak dobrać odpowiednią wielkość

W pierwszej kolejności należy obliczyć moc (kW): suma mocy urządzeń, które mają pracować jednocześnie, musi być mniejsza od mocy ciągłej urządzenia. Szczytowe obciążenia prądowe (rozruch płyty grzejnej, sprężarki lub silnika) mogą wielokrotnie przewyższać prąd znamionowy, dlatego należy upewnić się, że moc szczytowa jest również wystarczająca.

Następnie należy obliczyć zapotrzebowanie na energię (kWh): moc maszyny pomnożona przez całkowity czas zgrzewania. Przykład: zgrzewarka doczołowa o średnim poborze 2 kW pracująca przez 4 godziny zużywa ok. 8 kWh. Należy również zachować margines bezpieczeństwa - zimny, wilgotny namiot i długi okres nagrzewania mogą zwiększyć zużycie energii, a akumulator nigdy nie powinien być rozładowywany całkowicie.

Ładowanie i logistyka: należy wziąć pod uwagę moc i czas ładowania. Przy mocy ładowania 4,4 kW urządzenie o pojemności 8-9 kWh ładuje się w pełni w ok. 2 godziny przy zasilaniu trójfazowym i w ok. 5 godzin przy 230 V. Zestaw kół i uchwyty są nieocenione na placu budowy, a przewód do łączenia równoległego dwóch identycznych jednostek stanowi elastyczny sposób na uzyskanie dodatkowej mocy w razie potrzeby.

Powerbank w praktyce: ładowanie, temperatura i łączenie

Czas ładowania stanowi element planowania pracy. Kompaktowe urządzenie 230 V ładuje się ze zwykłego gniazdka i jest gotowe do ponownego użycia po kilku godzinach, podczas gdy jednostka 230/400 V ładuje się zazwyczaj w ok. 8 godzin przy 230 V oraz w ciągu kilku godzin przy 400 V. Możliwość ładowania z mikroinwertera fotowoltaicznego w bazie pozwala zaoszczędzić prąd sieciowy i zapewnia gotowość do pracy rano.

Temperatura wyznacza ograniczenia. Większość urządzeń może rozładowywać się w temperaturach do ok. -10 do -15 °C, jednak ładowanie wymaga zazwyczaj dodatnich temperatur, a pojemność maleje na mrozie. Z tego powodu nie należy pozostawiać urządzenia w zimnym miejscu przez noc i należy je wnieść do środka przed rozpoczęciem ładowania.

Jeśli zadanie ma trwać dłużej niż czas pracy na jednym naładowaniu, dwa urządzenia można często połączyć równolegle, uzyskując zarówno wyższą moc, jak i większą pojemność. Jest to elastyczny sposób na dostosowanie się do większych wymagań bez konieczności zakupu generatora.

Bezpieczeństwo jest wbudowane: system zarządzania akumulatorem monitoruje ogniwa, a urządzenia posiadają zabezpieczenia przed zbyt wysoką i zbyt niską temperaturą, przeciążeniem, błędami izolacji oraz wyłącznik awaryjny. Mimo to należy sprawdzić stopień ochrony obudowy, jeśli urządzenie ma stać na zewnątrz przez cały rok - stopień IP65 zapewnia odporność na deszcz i pył, podczas gdy IP54 jest przeznaczony do lżejszych zastosowań zewnętrznych.

Zastosowanie i bezpieczeństwo

Temperatura robocza: większość urządzeń może być użytkowana w temperaturach od ok. 0 °C do 40-45 °C. W warunkach zimowych akumulator musi być przechowywany i ładowany w warunkach bezmroźnych, a niskie temperatury obniżają wydajność - należy zaplanować pobór mocy z uwzględnieniem tych czynników.

Obudowa i ochrona: należy wybierać urządzenia o klasie ochrony co najmniej IP54, aby deszcz i brud nie uszkodziły sprzętu w wykopie. Nie należy umieszczać urządzenia bezpośrednio w wykopie - powinno ono stać na suchym podłożu ponad krawędzią wykopu.

Bezpieczeństwo elektryczne: należy stosować rozdzielnice z wyłącznikami różnicowoprądowymi (RCD) oraz kontrolować stan przewodów pod kątem uszkodzeń, tak jak w przypadku każdego innego źródła zasilania. Urządzenie zasilające nie zwalnia z przestrzegania przepisów elektrycznych na placu budowy, lecz jedynie zastępuje generator.

Krótkie podsumowanie

Mobilne urządzenie zasilające zapewnia zespołowi spawalniczemu prąd o jakości sieciowej bez hałasu generatora, emisji spalin i konieczności konserwacji. Przy zgrzewaniu elektrooporowym jest to rozwiązanie idealne, zaś przy zgrzewaniu doczołowym mniejszych rur może całkowicie zastąpić generator. Dobór należy opierać na mocy ciągłej, mocy szczytowej, pojemności w kWh oraz czasie ładowania, pamiętając o dostosowaniu urządzenia do klimatu, w którym prowadzone są prace.