metod416

сварочного тока осуществляется перемещением обмоток. При увеличении расстояния ℓ между обмотками растет индуктивное сопротивление трансформатора, что приводит к уменьшению напряжения на дуге и сварочного тока. При уменьшении расстояния ℓ сварочный ток растет.

Наиболее круто характеристики падают при раздвинутых катушках

/ℓ = max/.

25.2.5 Сварочные трансформаторы ТДФ – 1001 и ТДФ – 1601

Трансформаторы предназначены для питания переменным током при автоматической сварке под слоем флюса с автоматическим регулированием скорости подач электродной проволоки. Имеют крутопадающие характеристики и обеспечивают двухступенчатое плавное регулирование сварочного тока.

Трансформаторы стержневого типа с повышенным магнитным рассеянием, создаваемым специальным расположением обмоток и неподвижным подмагничиваемым шунтом.

Упрощенная принципиальная схема показана на рисунке 25.6.

Рисунок 25.6 – Упрощённая схема трансформатора типа ТДФ

Трансформаторы типа ТДФ имеют первичную обмотку ω1; две последовательно включенных вторичных обмотки: основную (верхнюю) – ω2в, дополнительную (нижнюю) – ω2н, и шунт с обмоткой управления ωу.

Вторичные обмотки секционированы и могут переключаться на малые «М» и большие «Б» токи. Плавное регулирование сварочного тока осуществляется путем изменения тока управления в обмотке шунта по заданной программе от блока управления через терристорный регулятор. Напряжение на дуге у такого трансформатора определяется суммой электродвижущих сил верхней и нижней вторичных обмоток.

291

Нижняя часть вторичной обмотки намотана на первичную, поэтому ее потоки рассеяния практически отсутствуют. Электродвижущая сила этой обмотки определяется основным потоком

Она практически постоянна по величине. Верхняя часть вторичной обмотки вынесена на значительное расстояние от первичной и расположена по другую сторону от шунта. Её ЭДС создается основным потоком «Ф», пото-

С увеличением сварочного тока ЭДС этой части вторичной обмотки падает, что обеспечивает получение крутопадающей внешней характеристики трансформатора.

Регулирование сварочного тока осуществляется ступенчато путем переключения секции верхней и нижней части вторичной обмотки переключателем диапазонов.

На диапазоне малых токов «М» включается вся обмотка «2В» и часть обмотки «2Н», на диапазоне больших токов «Б» - часть обмотки «2В» и вся обмотка «2Н».

Плавное регулирование сварочного тока производится путем изменения тока «Iу» в обмотке управления с помощью электронного блока управления. Увеличение тока управления приводит к насыщению шунта, повышению его магнитного сопротивления, уменьшению потока «Фш» и росту сварочного тока.

При уменьшении тока управления сварочный ток уменьшается.

25.3 Порядок выполнения работы

25.3.1Изучить конструкции, электрические схемы, способы регулирования сварочных трансформаторов типов «ТД» (трансформаторы для ручной дуговой сварки) и ТДФ (трансформаторы для дуговой сварки под слоем флюса) по материалам методического пособия и рекомендуемой литературе. При подготовке к работе изучаемые материалы законспектировать.

25.3.2Ознакомиться с методикой и провести исследования внешней характеристики трансформатора ТД-500. К выполнению работы приступить

292

только после инструктажа по технике безопасности на рабочем месте.

25.3.3Построить внешние характеристики трансформатора ТД-500 для четырех предельных положений регулировочных устройств, установить типы характеристик и пригодность трансформатора для питания дуги при ручной дуговой сварке.

25.3.4В процессе выполнения экспериментальных работ по исследованию внешних характеристик трансформатора определить пределы регулирования сварочного тока.

25.4 Методические указания по исследованию внешних характеристик трансформатора ТД –500

Для исследования внешних характеристик трансформатора ТД -500 и определения возможных пределов сварочного тока необходимо:

25.4.1Установить в приспособление для крепления электродов два графитовых электрода (стержень диаметром 15-20 мм и графитовый столбик)

иподключить к ним сварочные провода от трансформатора.

25.4.2Установить минимальный ток трансформатора в режиме малых токов, для чего переключатель диапазонов установить в положение «Малые токи», а подвижную обмотку трансформатора вращением рукоятки поднять в верхнее крайнее положение.

25.4.3Включить трансформатор нажатием кнопки «Пуск» и записать напряжение холостого хода.

25.4.4Выключить трансформатор нажатием кнопки «Стоп». Установить зазор между электродами порядка 2-3 мм; включив трансформатор, возбудить дугу с помощью графитового стержня. Записать показания приборов при рабочем режиме и выключить трансформатор.

25.4.5Снять электродержатель с приспособления, закрепить в нем медный электрод и замкнуть сварочную цепь на металлическую пластину, установленную на столе. Включить трансформатор на 2-3 секунды и по показаниям амперметра записать ток короткого замыкания. Выключить трансформатор.

25.4.6Повторить опыты в соответствии с пунктами 3-5 для минимальных токов в режиме больших токов, для чего установить переключатель диапазонов в положение «Большие токи».

25.4.7Повторить опыты в соответствии с пунктами 3-5 для максимальных токов в режимах больших и малых токов.

25.4.8При определении тока короткого замыкания на максимальных токах в режиме больших токов тумблером, расположенным на приборной доске, включить амперметр со шкалой 0-800 А, а в остальных случаях пользоваться амперметром со шкалой 0-500 А.

25.4.9Полученные результаты исследований внести в таблицу 25.1.

293

Таблица 25.1 - Результаты исследований внешних характеристик трансформатора ТД –500

25.4.10По результатам исследований построить внешние характеристики трансформатора и определить пределы регулирования сварочного тока.

25.4.11Сделать выводы о пригодности трансформатора для ручной ду-

говой сварки.

25.5 Содержание отчета по выполненной работе

25.5.1Цель работы.

25.5.2Назначение трансформаторов ТД-500 и ТДФ – 1001.

25.5.3Электрические схемы трансформаторов ТД-500 и ТДФ – 1001.

25.5.4Результаты исследований внешних характеристик трансформатора ТД -500 по форме таблицы.

25.5.5Внешние характеристики трансформатора ТД -500, построенные по результатам исследований в форме графика паспортных характеристик (рисунок 25.5) с указанием режимов сварки на минимальных и максимальных токах.

25.5.6Заключение о соответствии построенных внешних характеристик паспортных данных трансформатора ТД – 500 (рисунок 25.5) и его пригодности для питания дуги при ручной дуговой сварке.

25.5.7Результаты определения пределов регулирования сварочного тока трансформатора ТД - 500.

25.5.8Выводы.

25.6 Контрольные вопросы

25.6.1Как классифицируют источники питания по роду тока?

25.6.2Какая принята система обозначения сварочного электрического оборудования?

25.6.3Что называется внешней характеристикой источника питания?

Их формы.

294

25.6.4Какие способы регулирования сварочного тока применяются в источниках питания сварочной дуги?

25.6.5В чем сущность автоматического саморегулирования дуги при сварке под флюсом с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки?

25.6.6Какое напряжение холостого хода источников питания и поче-

му?

25.6.7Какая внешняя характеристика источника питания считается крутопадающей?

25.6.8Какой сварочный ток считается номинальным?

295

26 Лабораторная работа № 26

Изучение источников питания сварочной дуги постоянного тока

26.1 Цель работы

26.1.1 Изучить устройство, конструкцию и принцип действия сварочных преобразователей.

26.1.2 Исследовать внешнюю характеристику сварочного генератора ПСО – 300.

26.1.3 Ознакомиться с конструкцией сварочных выпрямителей.

26.2 Основные сведения

26.2.1 Сварочные преобразователи

Сварочные преобразователи подразделяют на следующие группы: по количеству одновременно подключенных постов – однопостовые, многопостовые; по способу установки – стационарные, передвижные; по роду двигателей, приводящих генератор во вращение – машины с электрическим приводом, машины с двигателем внутреннего сгорания (бензиновые – САК и дизельные – САД); по способу выполнения – однокорпусные, в которых генератор и двигатель вмонтированы в единый корпус; раздельные, в которых генератор и двигатель установлены в единой рамке, а привод осуществляется через специальную соединительную муфту.

Сварочные преобразователи обладают следующими преимуществами по сравнению с источниками переменного тока:

1)дуга постоянного тока горит более устойчиво из-за отсутствия затуханий, связанных с изменениями полярности переменного тока.

2)ввиду высокой стабильности дуги постоянного тока обеспечивается высокое качество сварки (отсутствие непроваров, включений и других дефектов);

3)при сварке постоянным током возможно применение всех выпускаемых промышленностью марок электродов;

4)источник питания постоянного тока менее чувствителен к колебаниям напряжения в сети, чем трансформатор;

5)сварочные генераторы удобны для использования в комплекте с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) при монтажных работах в местах, где отсутствует электроэнергия.

Сварочные преобразователи состоят из приводного асинхронного электродвигателя трехфазного тока и сварочного генератора, расположенных в общем корпусе. Преобразователи предназначены для работы в помещениях и на открытом воздухе.

296

Основным механизмом преобразователя является источник питания дуги – сварочный генератор. Наиболее распространены коллекторные генераторы, в которых выпрямление электрического переменного тока, вырабатываемого генератором, осуществляется путем снятия его с коллектора посредством угольных щеток. В настоящее время используются коллекторные генераторы с независимым возбуждением или самовозбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой.

На рисунке 26.1 показаны электрические схемы генераторов этой серии. На подвижном корпусе генератора (рисунок 26.1 а) укреплены электромагнитные полюсы N и S (основные и дополнительные), а на общем валу с электродвигателем находится якорь генератора «Я» с коллектором. При вращении вала по коллектору скользят токосъемные щетки: основные «а» и «в» (рисунок 26.1). В генераторе с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой (рисунок 26.1 а) независимая обмотка возбуждения НО питается постоянным током от самостоятельного источника. Последовательная обмотка РО питается постоянным током от щеток «а» и «в». При пуске двигателя обмотка НО вызывает магнитный поток «Фн», который образует в обмотке якоря электродвижущую силу положительной полярности со стороны полюсов «N» и отрицательной – со стороны полюсов «S». К этим местам на коллекторе якоря подводятся токосъемные угольные щетки «а» и «в». Таким образом, происходит выпрямление переменного тока, вырабатываемого генератором.

При холостом ходе напряжение на зажимах генератора, согласно ГОСТ 304-82, по условиям безопасности сварщика, не должно быть больше 100 В, что соблюдается в конструкциях отечественных коллекторных генераторов.

После зажигания дуги ток цепи якоря в последовательной обмотке возбуждения РО вызовет в полюсах генератора магнитный поток Фр, который будет направлен против магнитного потока Фн независимой обмотки «НО». Суммарный магнитный поток и ЭДС с увеличением тока будет уменьшаться на зажимах генератора, получится крутопадающая внешняя характеристика.

Плавное регулирование тока производится сопротивлением (реостат) «R», изменяющим ток «НО». При работе на диапазоне малых токов сварочный кабель подсоединяют к зажиму 1 (см. рисунок 26.1 а), при работе на диапазоне больших токов – к зажиму 2.

Принципиальная схема сварочного генератора с самовозбуждением и параллельной обмоткой показана на рисунке 26.1 б, в.

Параллельная обмотка самовозбуждения «НО» питается током от основной «а» и дополнительной «с» щеток токосъемника якоря. При вращении якоря в его обмотке индуктируется ЭДС за счет остаточного магнетизма главных полюсов, и через щетки «а» и «с» в обмотку самовозбуждения начинает поступать ток, образуя магнитный поток «Фн», который дополнительно индуктирует ЭДС в обмотке якоря, создавая через щетки «а» и «в» напряжение холостого хода на выходных зажимах генератора. При сварке в обмотке «РО» появится электрический ток, который образует размагничивающий

297

магнитный поток «Фр», направленный против потока «Фн» и уменьшающий ЭДС генератора и напряжение на дуге. Совместные действия магнитных потоков «Фн» и «Фр» обеспечивают падающую внешнюю характеристику генератора. Регулировка сварочного тока осуществляется реостатом R в больших и малых диапазонах.

Для получения жесткой характеристики магнитный поток «Фр» направляют в сторону потока «Фн», и напряжение генератора не меняется при нагрузке. На рисунке (26.1 в) показана схема генератора с самовозбуждением. Обмотка возбуждения питается током от якоря. Ток возбуждения и в нагрузке регулируется резистором R.

Разновидностью генератора с самовозбуждением является генератор с расщепленными полюсами.

Генератор (рисунок 26.1 г) имеет по два полюса одинаковой полярности, расположенные один за другим по окружности, но одноименные полюса расщеплены. Главные горизонтальные полюса «Sг» и «Nг» имеют вырезы, поэтому работают при полном магнитном насыщении. Каждая пара одноименных полюсов имеет параллельные намагничивающие обмотки «НГ» и «НП». При вращении якоря в его обмотке индуктируется ток за счет остаточного магнетизма полюсов и через щетки «а» и «с» поступает в обмотки «НГ» и «НП», увеличивая магнитный поток «Фг» и «Фп».

При возникновении дуги ток резко возрастает, увеличивая магнитный поток самого якоря и реакции якоря Фян и Фяр. Подмагничивающее действие

реакции якоря на усиление магнитного потока Фпг главных полюсов мало

сказывается вследствие магнитного насыщения, поэтому напряжение на щетках «а-с», питающих обмотки возбуждения, практически изменяется мало. Размагничивающее действие реакции якоря Фsр будет сильно сказываться на магнитном потоке «Фsп» в воздушном зазоре под поперечными полюсами.

При увеличении сварочный ток поменяет свой знак, размагничивая поток главных полюсов и уменьшая напряжение до нуля при коротком замыкании. Таким образом, создается падающая внешняя характеристика. Размагничивающая реакция якоря выполняет функцию последовательной размагничивающей обмотки. Регулирование сварочного тока осуществляется реостатом. Применяется также ступенчатое регулирование тока путем смещения щеток в двух или трех фиксированных положениях.

26.2.2 Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители – это статические преобразователи энергии трехфазной сети переменного тока в энергию выпрямленного (пульсирующего) постоянного тока.

В настоящее время разработаны и выпускаются сварочные выпрямители: для ручной или механизированной дуговой сварки под флюсом, сварки в защитной среде и другие. Их основные преимущества – высокий КПД и от-

299

носительно небольшие потери холостого хода; отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе; равномерность нагрузки фаз; небольшая масса; возможность замены медных проводов на алюминиевые. Однако продолжительные короткие замыкания представляют большую опасность, так как могут вывести из строя диоды. Кроме того, они чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

По основным технико-экономическим показателям сварочные выпрямители являются более прогрессивными по сравнению со сварочными преобразователями.

Сварочные выпрямители состоят из двух основных блоков: понижающего трехфазного трансформатора с устройством для регулирования напряжения или тока и выпрямительного блока. Кроме того, выпрямитель имеет пускорегулирующие и защитные устройства, обеспечивающие нормальную их эксплуатацию.

Выпрямление тока осуществляется по трехфазной мостовой схеме, состоящей из шести плеч. В каждом плече моста установлены вентили, выпрямляющие оба полупериода переменного тока в трех фазах (рисунок 26.2)

В каждый момент времени ток проходит через два вентиля и, таким образом, в течение одного периода происходит шесть пульсаций выпрямленного тока, что соответствует частоте пульсации 300 Гц.

Сварочные выпрямители подразделяются на однопостовые с падающими, жесткими, пологопадающими и универсальными характеристиками и многопостовые с жесткими характеристиками.

Падающая характеристика в выпрямителе создается включением в сварочную цепь реактивной катушки или применением трансформатора с усиленным магнитным рассеиванием, или балластным реостатом. Применяется при ручной сварке.

Сварочные выпрямители с жесткими и пологопадающими внешними характеристиками применяется при сварке плавящимся электродом в углекислом газе, под флюсом, порошковой проволокой.

Сварочные выпрямители типов ВСУ и ВДУ являются универсальными источниками питания дуги. Они предназначены для питания дуги при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом, в защитных газах, порошковой проволокой, а также при ручной сварке. Выпрямители ВСУ, кроме обычного трехфазного понижающего трансформатора и выпрямительного блока, имеют дроссель насыщения с четырьмя обмотками. Переключением этих обмоток можно получать жесткую, пологопадающую внешние характеристики. Выпрямители ВДУ основаны на использовании в выпрямляющих обмотках тиристоров. Схема управления тиристорами позволяет по лучать необходимый для сварки вид внешней характеристики, обеспечивает широкий диапазон регулирования сварочного тока и стабилизацию режима сварки при колебаниях напряжения питающей сети.

300