아크 용접기기 분류

1. 아크 용접기의 분류

 아크 용접기의 분류는 주로 사용되는 전원에 의하여 직류 아크 용접기와 교류 아크 용접기로 분류하였다.

(1) 아크용접기 : 직류 아크 용접기, 교류 아크 용접기

(2) 직류 아크 용접기 : 회전형, 정지형

(3) 직류 아크 용접기(회전형) : 전동 발전기형, 엔진 구동형

(4) 직류 아크 용접기(정지형) : 정류기형, 방전관형

(6) 교류 아크 용접기 : 가동 철심형, 가동 코일형, 탭 전환 형, 가포화 리액터형

가. 직류 아크 용접기

 직류 아크 용접기는 아크의 안정성이 좋아 용접 발달의 초기에 많이 사용되었으며, 모재의 재질이나 두께에  따라 극성변환이 가능해 효율을 증대 시키는 특징이 있다. 직류아크 용접기는 교류 전동기로서 직류 발전기를 구동하여 발전시키는 전동발전기형, 엔진을 가동 시켜 직류를 얻어내는 엔진구동형, 교류를 셀렌, 실리콘 게르마늄이 들어 잇는 정류기로 정류가 된 직류를 얻는 형이 최근 많이 사용된다.

나. 발전기형 직류 아크 용접기

 발전기형 직류 아크 용접기는 가솔린 엔진이나 디젤 엔진으로 발전기를 구동하여 발전하는 것과 3상 교류 전동기로서 직류 발전기를 구동하여 발전하는 것이 있다. 엔진 구동형 용접기는 전기가 없는 곳에서도 사용이 가능 하다.

 직류 아크 용접에 사용되는 발전기는 수하특성을 얻기 위하여 부하전류가 증가함에 따라 자동적으로 발전기의 단자전압이 저하하는 방식의 발전기가 사용된다. 엔진 구동형 용접기에는 대게 직류 또는 교류 100[V] 내지 220[V]의 보조 전원을 끌어내어 사용 할 수 있는 콘센트가 마련되어 있어 현장에서 전등이나 약간의 전동 공구를 사용하는데 이용된다.

다. 정류기형 직류 아크 용접기

 일반 적으로 3상 200V교류를  1차측 전원으로 받아 들여서 셀렌, 실리콘, 게르마늄(Ge)정류기를 사용하여서 40 ~ 60V의 직류를 얻도록 설계된 것이다.

 정류식 용접기의 전류 조정은 정류기 전인 교류측에서 행해지며 전류 조정 방법으로는 가포화 리액터형, 가동 철심형, 가동 코일형 등의 3가지가 쓰이고 있으며, 가장 널리 쓰이는 방법으로 가포화 리액터형을 이용한 전류 조정법이다.

 정류식은 발전식에 비하여 구동 부분이 없기 때문에 고장이 적고 소음이 없으며, 취급이 간단하고 , 보수나 점검이 쉬우면서 가격이 싸다는 장점을 가지고 있다. 그러나 교류를 정류한 관계로 발전식에 비하여 완전한 직류가 되지 못하며 고장이 적은 반면 정류기의 파손에 주의해야 한다.

         표 3 - 1 직류 아크 용접기의 특징

종   류	특   징
발전형(모터형, 엔진구동형)	① 완전한 직류를 얻는다.(모터형, 엔진구동형) ② 옥외나 교류전원이 없는 장소에서 사용(엔진구동형) ③ 회전하므로 고장나기 쉽고, 소음이 난다. ④ 구동부, 발전기부로 되어 가격이 고가이다. (엔진구동형, 모터형) ⑤ 보수와 점검이 어렵다. (모터형, 엔진구동형)
정류기형(가포화리액터형, 가동철심형, 가동코일형)	① 직류를 얻는데 소음이 나지 않는다. ② 취급이 간단하고 발전기형보다 가격이 싸다. ③ 교류를 정류하므로 완전한 직류를 얻지 못할 수가 있다. ④ 고장이 적으나 정류기 파손에 주의 하여야 한다.    (셀렌 80℃, 실리콘 150℃, 이상에서 파손) ⑤ 보수 점검이 발전기형보다 간편하다.

 

2. 교류 아크 용접기

 교류 아크 용접기는 보통 1차측을 200V의 동력선에 접속하고 2차측의 무부하 전압 은 70 ~ 80V가 되도록 만들고 있다. 구조는 일종의 변압기로서 리액턴스에 의해서 수하 특성을 얻고 있으며 누설자속에 의하여 전류를 조성하고 있다. 따라서 구조가 비교적 간단하고 가격도 싸고 보수도 용이하므로 널리 이용되고 있다. 또 자기쏠림의 방지에도 효과가 있다. 교류 용접기를 전류 조정의 방법에 의하여 분류하면 다음과 같다.

                  표 3 - 2 교류 아크 용접기

교류 아크 용접기	① 가동 철심형(moving core arc welder)
	② 가동 코일형(moving coil arc welder)
	③ 탭 전환형(tab bend arc welder)
	④ 가포화 리엑터형(saurable reactor arc welder)

 

 (1) 가동철심형 : 가동 철심형은 탭 전환형에서 2차측 전류 (아크전류)를 세부적으로 조정할 수 없는 단점을 개선한 용접기로서 낮은 전류에서부터 높은 전류까지를 마음대로 저정이 가능한 용접기이다. 교류 용접기 중에서 가장 많이 사용되고 있는 것이 가동 철심형이며, 특히 우리나라 교유 용접기는 거의가 가동 철심형일 정도로 널리 사용되고 있다.

 

 

                그림 3 - 3 가동 철심형의 그림과 구조

 (2) 가동 코일형 : 그림 3-4와 같이 1차 코일과 2차 코일이 같은 철심에 감겨져 있고,대게 2차 코일을 고정하고 1차 코일을 이동하여 두 코일간의 거리를 조설하여 누설자속의 양을 변화시킴으로써 전류를 조성하는데, 양코일을 접근시키면 전류가 커지고 멀리하면 작아진다. 이 형은 비교적 안정된 아크를 얻을 수 있으며, 가동 철심형과 같이 가동부의 진동으로 잡음이 생기는 일이 없다.

               그림 3 - 4 가동 코일형 용접기의 원리

 

(3) 탭 전환형 : 교류 아크 용접기로서는 가장 간단한 용접기이며 현재는 거의 쓰이지 않고 있다 그림 3-5에 이용접기의 원리를 표시한다. 그림에서 1차 코일 M1 과 2차 코일M2을  다른 제2CML 철심에 권수가 다른 또 하나의 2차 코일을 감고 여기에 탭을 부착하여 놓은다. 코일의 권수비에 따라 전류가 커지고 작아진다.

(4) 가포화 리액터형 교류 아크용접기 : 최근에 개발된 교류 용접기이며, 그림 3-6에서 보면 변압기와 가포화 리액터가 있고 2차 전류회로에 이랙터가 직렬로 연결되어 있어 이 리액터를  별도의 전원인 정류기로써 여자(excite)하고 그 자기회로의 포화도를 변화 리액터의 중간 코일을 지나 가변저항을 거쳐 회로를 구성한다. 따라서 가변저항의 크기를  변화 시키면 가포화 리액터의 자기회로(철심)의 포화도는 달라진다. 따라서 가변저항의 크기를 변화 시키면 리액터의 자기회로(철심)의 포화도는 달라진다. 가변저항 값이 작은 큰전류가 리액터에 흐르는 리액터는 많이 자화된다. 따라서 아크 전류는 리액턴스를 작게 받게되어 증가한다. 가변저항이 커지면 반래로 전류는 감소한다. 가포화 리액터형은 전류 조정이 용이하고 전류 조정을 전기적으로 하기 때문에 가동철심형이나 가동코일형가 같이 이동 부분이 없으며 가변저항을 사용함으로써 용접번류의 원격조정(remote control)이 가능하다.

                  그림 3 - 5 탭전환형의 원리

         

        그림 3 -  6 가포화 리액터형 교류 아크용접기의 원리

 

 

마. 교류 아크 용접기의 종류별 특성

             표 - 3 - 7 교류 아크용접기의 종류별 특성

용접기의 종류	특     성
가동철심형	① 가동철심으로 누설자속을 가감하여 전류를 조정한다.
	② 광범위한 전류 조정이 어렵다.
	③ 현재 가장 많이 사용한다.
	④ 미세한 전류 조정이 가능하다.
	⑤ 중간 이상 가동철심을 빼내면 아크가 불안정 하다.

 

용접기의 종류	특    성
가동코일형	① 1차, 2차 코일 중의 하나를 이동하여 누설자속을 변화하여 전류를     조정 한다.
	② 아크 안정도가 높고 소음이 없다.
	③ 가격이 비싸며 현재 사용이 거의 없다.
탭 전 환 형	① 코일의 감긴 수에 따라 전류를 조성한다.
	② 적은 전류 조정시 무부하 전압이 높아 전격의 위험이 크다.
	③ 탭전환부 소손이 심하다.
	④ 넓은 범위는 전류 조정이 어렵다.
	⑤ 주로 소형에 많다.
가   포   화 리 액 터 형	① 가변저항의 변화로 용접전류를 조성한다.
	② 전기적 전류 조정으로 소음이 없고 기계 수명이 길다.
	③ 조작이 간단하고 원격제어가 된다.