تفاوت بین دستگاه جوش 2 فاز و 3 فاز چیست؟

تفاوت اصلی: یک پاسخ مستقیم

تفاوت اساسی بین الف دستگاه جوش 2فاز (تک فاز) و 3فاز نهفته است در چگونگی جذب برق از شبکه. یک دستگاه جوش 2 فاز (یا تک فاز) از دو هادی - یکی زنده و دیگری خنثی - استفاده می کند و برق را در یک موج متناوب می گیرد. یک دستگاه جوش 3 فاز از سه هادی زنده با توانی که در سه موج روی هم تداخل دارند، استفاده می کند که منجر به تامین انرژی روان تر و پیوسته تر می شود.

از نظر عملی: دستگاه های 3 فاز قدرت پایدارتر، راندمان بالاتر را ارائه می دهند و برای کارهای سنگین جوشکاری صنعتی مناسب تر هستند. ، در حالی که ماشین های 2 فاز برای کارگاه های کوچکتر یا کاربردهای سبک ساده تر، ارزان تر و قابل دسترس تر هستند. برای عملیات سخت مانند جوش لب به لب، الف دستگاه جوش لب به لب پنوماتیک تخلیه دو مرحله ای به طور معمول دقیقاً به این دلیل که تحویل جریان ثابت بسیار مهم است به سیستم های قدرت قوی متکی است.

نحوه عملکرد فازهای برق در جوشکاری

برای درک اینکه چرا تعداد فازها اهمیت دارد، نحوه رفتار جریان متناوب (AC) را در نظر بگیرید. در یک سیستم تک فاز، ولتاژ در یک سیکل موج افزایش و کاهش می یابد - این باعث ایجاد لحظات کوتاهی می شود که در آن توان خروجی نزدیک به صفر کاهش می یابد. در یک سیستم سه فاز، سه موج 120 درجه از یکدیگر جابجا می شوند، بنابراین در هر لحظه حداقل یک موج نزدیک به پیک خروجی است.

برای جوشکاری، این تمایز بسیار مرتبط است. تحویل ناسازگار قدرت منجر به ناپایداری قوس، پروفیل های مهره های ناهموار و مفاصل ضعیف تر می شود. منبع تغذیه 3 فاز این نوسانات را به حداقل می رساند، به همین دلیل است که جوشکارهای صنعتی با خروجی بالا - از جمله تجهیزات جوشکاری مقاومتی و جوشکاری پنوماتیک - تقریباً منحصراً توسط مدارهای سه فاز تغذیه می شوند.

مقایسه های فنی کلیدی

جدول زیر مهمترین تفاوت های فنی بین دستگاه های جوش 2 فاز و 3 فاز را خلاصه می کند:

تاثیر عملکرد بر کیفیت جوش

کیفیت جوش مستقیماً تحت تأثیر پایداری و ثبات منبع تغذیه است. در جوشکاری مقاومتی و جوشکاری بادی، دستگاه باید مقدار دقیقی از انرژی را در زمان بسیار کوتاهی ارائه دهد - که اغلب در میلی ثانیه اندازه گیری می شود. هر گونه نوسان می تواند منجر به موارد زیر شود:

• همجوشی ناقص در رابط جوش
• پاشش زیاد و اکسیداسیون
• جعل ناراحتی نامنظم تحت فشار پنوماتیک
• مناطق متاثر از گرما (HAZ) که گسترده تر از حد لازم هستند

دستگاه های جوش 3 فاز این خطرات را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. در آزمایش‌های صنعتی، جوشکارهای مقاومتی 3 فاز تا 15 تا 20 درصد HAZ باریک‌تر را در مقایسه با دستگاه‌های تک فاز معادل که سطح مقطع مشابهی را جوش می‌دهند، نشان می‌دهند. این امر به ویژه هنگام جوشکاری میله های فولادی با کربن بالا، هادی های مسی یا میله های ضد زنگ - موادی که به تغییرات حرارتی حساس هستند، اهمیت دارد.

بهره وری انرژی و هزینه های عملیاتی

از دیدگاه اقتصاد انرژی، ماشین های 3 فاز یک مزیت آشکار دارند. از آنجایی که توان به طور مساوی بین سه هادی توزیع می شود، هر سیم جریان کمتری را برای کل وات یکسان حمل می کند. این منجر به:

• تلفات مقاومتی کمتر در کابل ها و ترانسفورماتورها
• الزامات گیج سیم کوچکتر برای توان معادل
• گرمای کمتری که در قطعات الکتریکی تولید می شود، عمر دستگاه را افزایش می دهد
• ضریب توان بهتر (نزدیک به 1.0)، کاهش بارهای توان راکتیو

برای یک کارخانه تولیدی که 8 تا 16 ساعت در روز ماشین‌های جوش کار می‌کند، تفاوت هزینه‌های انرژی بین یک سیستم 2 فاز و 3 فاز می‌تواند باشد. 10-25٪ سالانه بسته به ساختارهای تعرفه قدرت و چرخه بار ماشین. در طول عمر 5 ساله دستگاه، این می تواند صرفه جویی قابل توجهی را نشان دهد.

سناریوهای کاربردی: کدام مرحله راه اندازی را باید انتخاب کنید؟

وقتی یک ماشین دو فاز کافی است

دستگاه های جوشکاری تک فاز در زمینه های خاص عملی باقی می مانند. اگر عملیات شما شامل:

• جوشکاری ورق فلزی نازک زیر ضخامت 3 میلی متر
• تولید کم حجم یا دسته ای (کمتر از 100 جوش در هر شیفت)
• مکان هایی که فقط برق تک فاز در دسترس است
• الزامات جوشکاری متحرک یا قابل حمل

… سپس یک دستگاه 2 فاز می تواند یک انتخاب مقرون به صرفه و عملی باشد. آنها معمولاً هزینه دارند 30 تا 50 درصد کمتر از قبل و نیازی به زیرساخت های الکتریکی خاصی ندارند.

هنگامی که یک ماشین 3 فاز مورد نیاز است

برای هر یک از کاربردهای زیر، ماشین 3 فاز انتخاب صحیحی است:

• جوش لب به لب میله ها، میله ها یا ریل های بالاتر از سطح مقطع 16 میلی متر مربع
• خطوط تولید مداوم با زمان چرخه زیر 30 ثانیه
• جوشکاری فلزات با رسانایی بالا مانند مس یا آلومینیوم
• عملیاتی که نیاز به کنترل دقیق حرارت و تکرارپذیری دارند
• تأسیساتی که در آنها تعادل بار شبکه یک الزام قانونی است

در جوشکاری لب به لب پنوماتیک، جایی که دستگاه باید زمان تخلیه الکتریکی را با فشار مکانیکی و نیروی برهم زدن هماهنگ کند - اغلب در محدوده ± 2 میلی ثانیه تحمل - تامین 3 فاز پایدار اختیاری نیست، ضروری است.

تفاوت طراحی ترانسفورماتور بین انواع فاز

معماری ترانسفورماتور داخلی به طور قابل توجهی متفاوت است. ترانسفورماتور جوشکاری تک فاز از یک هسته مستقیم با سیم پیچ های اولیه و ثانویه استفاده می کند که برای یک سیکل AC بهینه شده اند. یک ترانسفورماتور 3 فاز از یک هسته سه یا پنج پا استفاده می کند که سه مسیر شار همزمان را کنترل می کند.

این تفاوت طراحی چندین پیامد دارد:

• اندازه و وزن: ترانسفورماتورهای 3 فاز برای رتبه های خروجی معادل از نظر فیزیکی کوچکتر و سبک تر هستند زیرا هر اندام دارای هسته مشترک هستند و جرم کل آهن را تقریباً 20 تا 30 درصد کاهش می دهند.
• عملکرد حرارتی: گرما به جای اینکه در یک اندام متمرکز شود در سه اندام توزیع می شود و طول عمر عایق را بهبود می بخشد.
• چرخه وظیفه: جوشکارهای 3 فاز معمولاً 60 تا 100 درصد چرخه کاری را در مقابل 20 تا 40 درصد برای واحدهای تک فاز مشابه به دست می آورند.

برای کاربردهایی مانند جوشکاری لب به لب بادی که در آن دستگاه جوش های متعددی را در دقیقه انجام می دهد، چرخه کاری بالاتر مستقیماً به توان تولید بیشتر بدون توقف دستگاه منجر می شود.

تاثیر شبکه و انطباق صنعتی

در تاسیسات صنعتی، تعادل سیستم الکتریکی اهمیت دارد. بارهای تک فاز ذاتاً نامتعادل هستند - آنها فقط از یک فاز جریان می گیرند که می تواند باعث عدم تقارن ولتاژ در شبکه تغذیه شود. هنگامی که چندین دستگاه جوش تک فاز به طور همزمان کار می کنند، این عدم تعادل می تواند:

• باعث کاهش ولتاژ می شود که سایر تجهیزات متصل را تحت تأثیر قرار می دهد
• رله های محافظ یا قطع کننده های مدار
• افزایش تلفات ترانسفورماتور در سیستم توزیع تاسیسات
• نتیجه عدم انطباق با استانداردهای کیفیت برق صنعتی (به عنوان مثال، IEC 61000-3-11)

ماشین‌های سه فاز بار را به طور یکنواخت توزیع می‌کنند و در محیط‌های صنعتی تنظیم‌شده به انتخابی ارجح تبدیل می‌شوند. اکثر کدهای ملی برق و مقررات کارخانه های صنعتی صریحاً به اتصالات 3 فازی برای تجهیزات جوشکاری بالاتر از یک آستانه قدرت معین - معمولاً 10 کیلو ولت آمپر یا بالاتر نیاز دارند.

ملاحظات تعمیر و نگهداری

الزامات نگهداری بین این دو پیکربندی به روش هایی متفاوت است که بر هزینه کل مالکیت تأثیر می گذارد:

برای یک مرکز تولید، این به این معنی است ماشین‌های 3 فاز هزینه‌های تعمیر و نگهداری بسیار پایین‌تری را طی یک دوره 5 تا 10 ساله ارائه می‌کنند ، حتی اگر قیمت اولیه خرید بالاتر باشد.

سوالات متداول

Q1: آیا می توانم یک دستگاه جوش 2 فاز را به برق 3 فاز تبدیل کنم؟

به طور کلی، نه. ترانسفورماتور داخلی و مدار کنترل یک ماشین تک فاز برای ورودی تک فاز طراحی شده است. اجرای آن در 3 فاز بدون ترانسفورماتور منطبق مناسب به تجهیزات آسیب می رساند. یک مبدل فاز می تواند برای استخراج برق تک فاز از منبع تغذیه 3 فاز استفاده شود، اما معکوس آن یک روش استاندارد یا توصیه شده نیست.

Q2: آیا دستگاه جوش 3 فاز همیشه بهتر از 2 فاز است؟

نه همیشه - به برنامه بستگی دارد. برای جوشکاری سبک یا فرکانس پایین، دستگاه 2 فاز ساده تر و مقرون به صرفه تر است. برای جوشکاری صنعتی با حجم بالا، به ویژه جوش لب به لب با مقاطع بزرگ، دستگاه 3 فاز از هر نظر قابل اندازه گیری برتر است: پایداری، کارایی، چرخه کاری و کیفیت جوش.

Q3: "تخلیه دو مرحله ای" در دستگاه جوش لب به لب پنوماتیک به چه معناست؟

تخلیه دو مرحله ای به دنباله جوشکاری اطلاق می شود که در آن جریان در دو مرحله جداگانه اعمال می شود - معمولاً یک فاز پیش گرم و به دنبال آن تخلیه جوش اصلی. این رویکرد اجازه می دهد تا ورودی گرمای کنترل شده بیشتری داشته باشد، شوک حرارتی قطعه کار را کاهش می دهد و کیفیت اتصال جوش خراب را بهبود می بخشد. به ویژه هنگام جوشکاری مواد با رسانایی حرارتی بالا یا موادی که مستعد ترک خوردن هستند مفید است.

Q4: دستگاه جوش لب به لب بادی 3 فاز چه اندازه های مقطعی را می تواند تحمل کند؟

بسته به خروجی امتیازی دستگاه، جوشکارهای بادی سه فاز می توانند سطوح مقطعی از حدود 10 میلی متر مربع تا 1500 میلی متر مربع یا بیشتر را برای مدل های صنعتی سنگین انجام دهند. ماشین‌های با توان 150 کیلووات معمولاً برای کاربردهای سطح مقطع متوسط ​​تا بزرگ مانند میلگردهای تقویت‌کننده، میلگردهای مسی و طناب سیمی طراحی می‌شوند.

Q5: چگونه می توانم بدانم که آیا تاسیسات من می تواند یک دستگاه جوش 3 فاز را پشتیبانی کند؟

با مهندس برق یا ارائه دهنده تاسیسات خود تماس بگیرید. شما به یک منبع تغذیه 3 فاز تایید شده در ولتاژ مورد نیاز (معمولاً 380 ولت یا 415 ولت)، ظرفیت آمپر کافی در پانل توزیع و اتصال زمین مناسب نیاز دارید. اکثر کارخانه‌های صنعتی که پس از دهه 1980 ساخته شده‌اند، زیرساخت‌های 3 فازی دارند.

Q6: آیا دستگاه جوش 3 فاز در مقایسه با دستگاه 2 فاز به آموزش اپراتور خاصی نیاز دارد؟

فرآیند جوشکاری خود مشابه است. با این حال، اپراتورها باید تنظیمات کنترل جریان و زمان‌بندی دستگاه را که اغلب در تجهیزات صنعتی سه فاز پیچیده‌تر هستند، درک کنند. آموزش اصولی ایمنی الکتریکی مخصوص سیستم‌های 3 فاز، به‌ویژه در مورد رویه‌های lockout/tagout توصیه می‌شود.