Генератор та акумулятор для зварювання: підбір потужності, шум та експлуатація

Що таке мобільний джерело живлення?

Мобільне джерело живлення — це акумуляторна силова установка у форм-факторі валізи: літієвий акумулятор, інвертор, що видає 230 V AC / 50 Hz мережевої якості, а також розетки або виходи CEE для підключення обладнання. Найменші моделі забезпечують прибл. 2-4 kWh та 3-4 kW безперервної потужності з високою піковою потужністю, тоді як великі установки досягають 8-10 kWh та 10-11 kW безперервної потужності.

Різниця порівняно з генератором є вирішальною на майданчику: жодних вихлопних газів, жодного палива, жодної процедури запуску. Пристрій вмикається, забезпечує стабільну напругу та частоту, а рівень шуму становить менш як 10 dB(A) — для порівняння, звук цвіркуна створює прибл. 40 dB(A).

Чому варто використовувати акумулятор замість генератора?

Електроживлення мережевої якості: якісний інвертор забезпечує стабільну напругу та частоту незалежно від навантаження. Це важливо для апаратів для зварювання електромуфт та машин для стикового зварювання, які виконують розрахунки та формують протоколи на основі якості живлення, а також для чутливої електроніки, яка може вийти з ладу через нестабільний струм генератора.

Шум та сусіди: пристрій можна використовувати всередині приміщень, у траншеях поблизу житлових будинків, у нічний час та в зонах із суворими вимогами до низького рівня шуму — без вихлопних газів, які інакше довелося б примусово витягувати з траншеї.

Жодної логістики палива: ні дизелю, ні бензину на майданчику, ні каністр в автомобілі та жодного ризику розливу. Заряджання здійснюється від побутової електромережі (230 V) або швидше від трифазної мережі (400 V), зазвичай за 2-5 годин залежно від потужності заряджання.

Технічне обслуговування та експлуатація: без заміну мастила, без свічок запалювання, без проблем із холодним запуском. Пристрій зберігається зарядженим і готовим до роботи, навіть після тривалого простою.

Генератор: підбирайте потужність за пусковим струмом, а не за шильдиком

Генератор повинен бути здатним забезпечувати як безперервну потужність, так і струмові поштовхи, які створюють нагрівальний елемент та гідравліка під час запуску. Корисна потужність знижується, коли одночасно працює інше обладнання, а за низьких температур і високого навантаження вона падає ще більше.

Обирайте генератор із якісним регулюванням, якщо він живить апарат із числовим програмним керуванням або автомат для електромуфтового зварювання. Погане регулювання спричиняє коливання напруги, які блок керування сприймає як помилку, і зварювання переривається — часто саме посеред процесу нагрівання.

Ніколи не вмикайте великі споживачі, такі як компресор або пристрій гарячого повітря, одночасно зі зварювальним апаратом. Краще виконувати роботи послідовно, щоб навантаження на генератор залишалося рівномірним. Якщо машина продовжує зупинятися через проблеми з живленням, зверніться на технічне обслуговування — див. сервіс та обслуговування зварювальних апаратів.

Мобільний акумулятор (powerbank) є реальною альтернативою генератору, коли завдання не вимагає постійної потужності протягом усього дня: жодного шуму двигуна, жодних вихлопних газів на майданчику та жодного споживання палива на холостому ходу. Переваги, застереження та правила підбору потужності описані в розділі про мобільні джерела живлення нижче.

Вимоги до генератора для стикового зварювання: kW, kVA та AVR

Стикове зварювання висуває інші вимоги до генератора порівняно з електромуфтовим: тут працюють не короткі імпульси струму, а нагрівальний елемент, торцювальник та гідравліка, які функціонують одночасно протягом тривалого часу. Тому безперервна потужність генератора повинна щонайменше відповідати загальній номінальній потужності машини, а також мати запас на пусковий струм під час запуску торцювальника та гідравліки.

Потужність зростає зі збільшенням діаметра. Машини зазвичай споживають від прибл. 2,65 kW для Ø160 до прибл. 5,4 kW для Ø355 при 230 V, і від прибл. 6,5 kW для Ø500 до 21-43 kW для найбільших розмірів при 400 V. За загальним правилом генератор повинен забезпечувати приблизно в 1,5 раза більшу потужність, ніж номінальна потужність машини, щоб пусковий струм та падіння напруги не призводили до збоїв посеред процесу з'єднання.

Значення kVA отримують шляхом поділу kW на коефіцієнт потужності, який тут прийнято за 0,8: 3,65 kW відповідає прибл. 4,6 kVA, а 11,65 kW — прибл. 14,6 kVA. Значення в таблиці заокруглені в більший бік, оскільки корисна потужність генератора зменшується при його нагріванні, а на майданчику рідко працює лише один прилад.

Система регулювання має вирішальне значення, якщо машина оснащена функцією WeldControl або системою ЧПК (CNC). Блок керування контролює напругу мережі та зупиняє роботу у разі її коливань, тому генератор повинен мати систему регулювання AVR або бути інверторним генератором із чистим синусоїдальним виходом. Генератор без регулювання може видавати достатню потужність, але при цьому переривати зварювання під час нагрівання. Для ручних та механічних машин вимоги м'якіші, проте стабільна напруга все одно забезпечує більш рівномірний процес зварювання.

Вимоги до електромуфтового зварювання є нижчими і наведені в розділі вимоги до генератора для електромуфт, де ви також можете виконати розрахунок для конкретного розміру фітинга. Якщо зварювальна машина має працювати від генератора весь день, також перевірте рівень палива, заземлення та переконайтеся, що кабель повністю розмотаний перед підключенням вилки.

Мобільні акумулятори (powerbank): електроенергія без шуму генератора

Мобільне джерело живлення — це акумулятор із вбудованим інвертором, який забезпечує подачу 230 V, а в більших моделях — і 400 V до зварювального апарата. Воно замінює генератор на робочих майданчиках, де немає електромережі та де немає можливості чи бажання використовувати двигун внутрішнього згоряння, що працює весь день.

Найбільш помітною перевагою є рівень шуму. Генератор працює постійно, навіть коли зварювання не виконується, і на тихій вулиці житлового сектору, біля очисних споруд чи в житловому районі цей шум привертає увагу сусідів та контролюючих органів. Використовуючи акумулятор, ви можете чути спів птахів між виконаннями стиків і спілкуватися з колегами чи по телефону нормальним голосом, не підвищуючи його. Це також забезпечує меншу втому протягом робочого дня, оскільки комунікація та концентрація не страждають від шуму.

З екологічної точки зору є дві переваги: відсутність вихлопних газів на робочому місці та відсутність витрати палива на холостому ходу. Генератор спалює паливо незалежно від того, виконується зварювання чи ні, а вихлопні гази необхідно відводити подалі від траншей, підвалів і закритих приміщень, де може накопичуватися вуглекислий газ. Акумулятор під час роботи не виділяє жодних шкідливих речовин і може заряджатися від електромережі або сонячних панелей на базах та в підсобних приміщеннях.

З економічної точки зору розрахунок слід виконувати для кожного окремого завдання: акумулятор коштує дорожче при покупці, ніж аналогічний генератор, але натомість немає витрат на паливо, заміну мастила та фільтрів, а потреба в сервісному обслуговуванні значно нижча. При виконанні повторюваних робіт у міських умовах, де генератор зазвичай працює на холостому ходу більшу частину дня, різниця в ціні часто швидко окуповується. Якщо необхідно зварювати труби великих діаметрів протягом усього дня, генератор або стаціонарне джерело живлення все ще залишаються найдешевшими варіантами в розрахунку на 1 kWh.

З практичної точки зору розрахунок базується на двох критеріях: вимогах машини до потужності (див. таблиці вище) та енергоспоживанні на одне зварювання, тобто кількості зварювальних циклів, які потрібно виконати на одному заряді. Крім того, переконайтеся, що вихідний сигнал має форму чистої синусоїди (системи WeldControl та ЧПК контролюють напругу живлення і зупиняють роботу у разі відхилень), а також що акумулятор здатний забезпечити пусковий струм для торцювальника та гідравліки. У морозну погоду ємність знижується, тому не залишайте пристрій на холоді протягом ночі.

Комбіноване використання часто є найефективнішим рішенням: акумулятор для невеликих та середніх завдань у місті, а генератор або стаціонарне підключення 400 V для великих діаметрів і завдань, що тривають увесь день. Звертайтеся до нас, якщо вам потрібна допомога з розрахунком оптимального рішення для ваших типових робіт.

Що можна зварювати за допомогою акумуляторного живлення?

Електромуфтове зварювання: ідеальне завдання для цього типу живлення. Апарат для електромуфтового зварювання зазвичай споживає менш як 1 kW, а енергоспоживання визначається передусім діаметром фітинга: чим більший фітинг і чим коротший час зварювання, тим більше енергії витрачається на одне з'єднання. Тому невеликий пристрій ємністю 2-3 kWh забезпечує виконання багатьох з'єднань і роботу протягом цілого дня. Акумулятор підтримує стабільну напругу на всьому шляху до траншеї, навіть на останньому фітингу.

Стикове зварювання: машини для труб менших діаметрів (зазвичай до Ø160-Ø200) споживають 1,5-3,5 kW і зазвичай можуть працювати від середнього за потужністю джерела живлення. Не забувайте перевіряти рекомендоване джерело живлення для машини: деякі апарати потребують трифазного струму, і в такому разі пристрій повинен мати вихід 400 V (CEE 16/5) — найменші пристрої забезпечують лише однофазний струм 230 V.

Інструменти та допоміжне обладнання: заряджання акумуляторів, електродестриктори/скребки з приводом, насоси, освітлення та ноутбуки — усе те, що зазвичай підключається до генератора, можна живити від цих роз'ємів. Потужні пристрої зазвичай мають розетки CEE 16/3 (230 V), CEE 16/5 (400 V), а також роз'єми для паралельного підключення двох однакових пристроїв, якщо необхідно подвоїти вихідну потужність.

Як підібрати правильний розмір

Спершу розрахуйте потужність (kW): сумарна потужність обладнання, що працюватиме одночасно, має бути нижчою за показник безперервної потужності пристрою. Пікові навантаження (запуск нагрівального елемента, компресора або двигуна) можуть у рази перевищувати номінальний струм, тому переконайтеся, що пікова потужність також є достатньою.

Потім розрахуйте енергію (kWh): потужність машини, помножена на загальний час зварювання. Приклад: машина для стикового зварювання із середнім споживанням 2 kW та 4 годинами роботи споживає прибл. 8 kWh. Також передбачайте запас безпеки — холодний вологий намет та тривалий період нагрівання можуть збільшити енергоспоживання, а акумулятор ніколи не слід розряджати повністю.

Заряджання та логістика: зверніть увагу на потужність і час заряджання. За потужності заряджання 4,4 kW пристрій ємністю 8-9 kWh повністю заряджається приблизно за 2 години від трифазної мережі та за прибл. 5 годин від мережі 230 V. Комплект коліс та ручки дуже корисні на майданчику, а з'єднувальний кабель для паралельного підключення двох однакових пристроїв є гнуíчким способом отримання додаткової потужності, коли цього вимагає завдання.

Акумулятор у реальних умовах: заряджання, температура та підключення

Час заряджання є частиною планування. Компактний пристрій 230 V заряджається від звичайної розетки та готовий до роботи через кілька годин, тоді як пристрій 230/400 V зазвичай заряджається приблизно за 8 годин від мережі 230 V і за кілька годин від мережі 400 V. Можливість заряджання від сонячного мікроінвертора на базі дозволяє економити мережеву електроенергію і забезпечує готовність до роботи вранці.

Температурні обмеження. Більшість пристроїв можна розряджати за температур до прибл. -10...-15 °C, проте заряджання зазвичай вимагає плюсової температури, а ємність у холоді знижується. Тому не залишайте пристрій на холоді вночі та заносьте його в приміщення для заряджання.

Якщо виконання завдання триває довше, ніж триває один заряд акумулятора, два пристрої часто можна з'єднати паралельно, що забезпечить як вищу потужність, так і більшу ємність. Це гнучкий спосіб адаптуватися до складніших завдань без необхідності купувати генератор.

Система безпеки є вбудованою: система керування акумулятором контролює стан елементів, а пристрої мають захист від занадто високих і низьких температур, перевантаження та несправностей ізоляції, а також кнопку аварійної зупинки. Попри це, перевіряйте клас захисту корпусу, якщо пристрій використовуватиметься на відкритому повітрі протягом усього року: IP65 витримує дощ і пил, тоді як IP54 розрахований на легкі умови експлуатації на відкритому повітрі.

Застосування та безпека

Робоча температура: більшість пристроїв дозволено використовувати за температур від прибл. 0 °C до 40-45 °C. У зимових умовах акумулятор слід зберігати та заряджати в захищеному від морозу приміщенні, а низькі температури знижують продуктивність — плануйте роботу з урахуванням цього фактора.

Захист корпусу: шукайте обладнання з класом захисту щонайменше IP54, щоб дощ і бруд не пошкодили пристрій у траншеї. Не ставте пристрій на дно траншеї — тримайте його на сухому ґрунті біля краю траншеї.

Електрична безпека: як і при використанні будь-якого іншого джерела живлення, обов'язково застосовуйте розподільчі пристрої із захистом від витоку струму (RCD) та стежте за відсутністю пошкоджених кабелів. Джерело живлення не скасовує правила електробезпеки на майданчику, воно лише замінює генератор.

Короткий підсумок

Мобільне джерело живлення забезпечує зварювальну бригаду електроенергією мережевої якості без шуму генератора, витрат палива та обслуговування. Воно є ідеальним рішенням для електромуфтового зварювання, а для стикового зварювання труб невеликих діаметрів може повністю замінити генератор. Здійснюйте вибір на основі безперервної потужності, пікової потужності, kWh та часу заряджання, а також пам'ятайте про необхідність адаптації пристрою до кліматичних умов, у яких ви працюєте.