Главная → Статьи

Источники питания сварочной дуги

Требования к источникам питания. Электрическая дуга по своему характеру отличается от других потребителей электрической энергии. Особенности сварочной дуги предъявляют специфические требования к питающим ее источникам электрического тока. Для обеспечения легкого зажигания дуги напряжение холостого хода должно быть в 2—3 раза выше напряжения дуги, и в то же время оно должно быть безопасным для сварщика при условии выполнения им необходимых правил. При замыкании сварочной цепи в момент касания электрода с изделием возникает короткое замыкание, вызывая резкое увеличение сварочного тока,что может привести к загоранию сварочных проводов. Поэтому источник питания должен ограничивать силу тока короткого замыкания. Изменения напряжения дуги, происходящие вследствие изменения ее длины, не должны вызывать существенного изменения силы сварочного тока, а следовательно, изменения теплового режима сварки. Время восстановления напряжения от нуля до рабочего после короткого замыкания не должно превышать 0,05 с, что обеспечивает устойчивость дуги. Источник питания должен иметь устройство для регулирования сварочного тока.

Устойчивое горение дуги и стабильность режима сварки зависят от условий существования дугового разряда, свойств и параметров источника питания. Основным параметром источника питания является его внешняя статическая вольтамперная характеристика, которая выражает зависимость между напряжением на зажимах источника и сварочным током. Источники питания могут иметь крутопадающую, пологопадающую, жесткую характеристику (рис. 11). В зависимости от способа сварки источник тока выбирают по типу внешней характеристики. Для ручной электродуговой сварки применяют источники с падающей внешней характеристикой, у которых при коротком замыкании напряжение снижается до нуля, что не дает расти силе тока короткого замыкания, а при возбуждении дуги, когда ток очень мал, на дуге обеспечивается повышенное напряжение. Источники питания с падающей внешней характеристикой позволяют удлинять дугу в разумных пределах, не боясь ее быстрого обрыва, или уменьшать ее без чрезмерного увеличения тока.

Рис. 11. Внешние характеристики источника питания
1 — крутопадающая; 2 — пологопа-дающая; 3 — жесткая; 4 — возрас тающая

Рис. 12. Электрическая принципиальная схема трансформатора ТДМ-401У2
С — фильтр защиты от радиопомех; К — переключатель диапазонов токов; — обмотка первичная;

Источники питания переменного тока. Такими источниками являются сварочные трансформаторы, преобразующие электрический ток одного напряжения в электрический ток другого напряжения. Сварочные трансформаторы представляют :обой регулируемое индуктивное сопротивление, необходимое для получения требуемой внешней характеристики, т. е. устойчивого горения сварочной дуги. В старых конструкциях трансформаторов это достигалось с помощью индуктивных дросселей, включаемых последовательно в цепь вторичных обмоток трансформаторов. В современных трансформаторах для обеспечения нормального процесса сварки используется принцип перемещения вторичной обмотки относительно неподвижной первичной,что позволяет изменять индуктивное сопротивление и создавать падающую внешнюю характеристику. В подавляющем большинстве выпускаемых промышленностью трансформаторов применяется этот принцип. Наибольшее распространение при ручной сварке получили трансформаторы типа ТД и ТДМ, в которых для регулирования процесса сварки используют повышенное магнитное рассеяние — индуктивное сопротивление. Это обеспечивает специальная конструкция магнитной цепи и расположение обмоток, искусственно увеличивающие магнитные поля рассеивания, что усиливает индуктивность рассеяния обмоток, а следовательно, их индуктивные сопротивления. Перемещая катушку одной из обмоток, можно плавно регулировать индуктивные сопротивления обмоток и устанавливать необходимый сварочный ток.

На рис. 12 представлена схема сварочного трансформатора ТДМ-401У2. Трансформатор однофазный, стержневого типа. Обмотки имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки неподвижные и закреплены у нижнего ярма. Катушки вторичной обмотки — подвижные. Через верхнее ярмо сердечника трансформатора пропущен ходовой винт, который ввинчивается в ходовую гайку, вмонтированную в обойму подвижных вторичных катушек. При вращении ходового винта, осуществляемого с помощью рукоятки, находящейся сверху трансформатора, перемещаются вторичные катушки и тем самым изменяется расстояние между обмотками.

Бесперебойная работа трансформаторов во многом зависит от правильной их эксплуатации. Перед сдачей трансформатора в эксплуатацию его следует тщательно осмотреть, устранить механические повреждения; проверить обмотки на обрыв, изоляцию обмоток от корпуса; правильно заземлить трансформатор. При установке трансформаторов на открытом воздухе их следует защищать от атмосферных осадков, так как при отсыревшей изоляции обмоток возможен пробой изоляции и замыкание между витками. Однако перегрев трансформатора (установка около печи, горна, паропровода) также вредно отражается на изоляции обмоток. В процессе эксплуатации трансформаторы необходимо регулярно осматривать. При плохом уходе слой грязи может достигнуть такой толщины, что нарушит охлаждение рабочих частей и приведет к перегреву обмоток, а это вызовет замыкание токоведущих частей на корпус. Особенно опасной является грязь с металлической пылью. Плохие контакты, особенно в сварочной цепи, вызывают большие падения напряжения и недопустимые перегревы. Значительная часть сварочных трансформаторов выходит из строя из-за небрежного подключения сварочного провода к зажимам и нерегулярной проверки состояния контактов.

Источники питания постоянного тока. К этой группе относятся сварочные преобразователи, выпрямители и агрегаты.

Сварочный преобразователь состоит из коллекторного или вентильного (безколлекторного) генератора постоянного тока и асинхронного двигателя, установленных на общем валу. В коллекторных генераторах переменная э. д. е., индуктируемая в якоре, выпрямляется во вращающемся контактном устройстве, называемом коллектором. Внешние характеристики сварочных генераторов и ограничение тока короткого замыкания достигаются с помощью соответствующих электрических схем генераторов. Коллекторные генераторы выпускают следующих схем: с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой; с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой (с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной). Генератор с самовозбуждением менее чувствителен к кратковременным колебаниям напряжения электрической сети, чем гене-патор с независимым возбуждением. У универсальных сварочных генераторов получение падающих и жестких внешних характеристик происходит в зависимости от схемы включения или выключения последовательной размагничивающей обмотки. Вентильный сварочный генератор — генератор с самовозбуждением состоит из индукторного пульсационного синхронного генератора повышенной частоты (200 или 400 Гц) особой конструкции и бесконтактного выпрямительного устройства. Правильный уход за преобразователями во многом предопределяет их надежность и долговечность работы. На строительно-монтажной площадке преобразователи необходимо защищать от дождя и снега. Но при этом нельзя нарушать нормальное охлаждение машины — входные и выходные отверстия для прохода воздуха закрывать нельзя. В противном случае произойдет перегрев обмоток. При эксплуатации сварочного преобразователя в первую очередь нужно следить за коллектором, щетками, щеткодержателями и подшипниками. При нормальном состоянии у коллектора нет следов нагара. Пыль с коллектора следует систематически удалять чистой тряпкой, смоченной в бензине. Шум шарикоподшипников должен быть глухим, ровным, без щелчков и резких звуков. Щетки необходимо регулярно осматривать и изношенные своевременно удалять.

В последние годы сварочные преобразователи вытесняются выпрямителями, у которых отсутствуют вращающиеся части, работают они бесшумно, имеют меньшие потери энергии при холостом ходе, более высокий КПД, более широкие пределы регулирования сварочного тока и напряжения, меньшую массу, равномерную загрузку трехфазной сети. Сварочный выпрямитель состоит из понижающего трансформатора с устройством для регулирования тока или напряжения; выпрямительного блока, включающего селеновые или кремневые вентили; вентилятора для охлаждения выпрямительного блока. Выпускают одно- и многопостовые сварочные выпрямители. Однопостовые выпрямители имеют жесткую и пологопадающую или крутопадающую вольтамперную характеристику. Универсальные выпрямители обеспечивают крутопадающую и жесткую характеристику. Сварочный ток регулируется чаще всего изменением расстояния между обмотками трансформатора. Выпускают передвижные и стационарные выпрямители. В процессе эксплуатации выпрямители необходимо периодически осматривать, чтобы устранить мелкие нарушения, которые могут привести к аварии. Очень внимательно нужно следить за работой вентилятора, так как его неисправность приведет к перегреву полупроводниковых элементов и выходу из строя выпрямителя. Один раз в 3 месяца следует тщательно очищать полупроводниковые элементы от пыли и грязи с помощью сжатого воздуха. Выпрямитель, не эксплуатировавшийся более года, перед работой необходимо включить на 20 мин на напряжение, равное половине номинального, а затем на 4 ч на номинальное напряжение без нагрузки. Это необходимо сделать для подформовки полупроводниковых элементов.

Получение тока от сварочных агрегатов обходится дороже, чем от трансформаторов, преобразователей и выпрямителей. Поэтому применять их целесообразно только при отсутствии электрической сети. Сварочный агрегат состоит из сварочного генератора и дизельного двигателя, установленных на общей раме и соединенных эластичной муфтой. У однопостовых сварочных генераторов при коротком замыкании резко возрастает нагрузка, а при холостом ходе сильно падает. Поэтому для поддержания постоянной частоты вращения двигатели внутреннего сгорания имеют автоматические регуляторы частоты вращения, обеспечивающие быстрое восстановление ее при переходе от короткого замыкания к холостому ходу. При возбуждении сварочной дуги в связи с увеличением нагрузки частота вращения ротора падает. Однако срабатывает автоматический клапан и частота вращения двигателя восстанавливается. При холостом ходе нагрузка уменьшается, и клапан снижает частоту вращения, а затем поддерживает ее уменьшенной.

1. Хорошо.

   — ильфат · июл 1, 23:16 · #

Ваш отзыв