zdg_konspect

стисненою, так i вiльною дугою.

Установка типу УПС-501 призначена для механiзованого зварювання в неперервному режимi.

До складу установок входить джерело живлення тиристорного типу, плазмотрони. До установки для механiзованого зварювання додається також самохiдна зварювальна головка, блок приводiв механiзмiв перемiщення головки i подачi електродного дроту, блок апаратури для подачi плазмоутворюючих та захисних газiв. Установки типу УПС забезпечують збудження чергової дуги мiж електродом i соплом, збудження зварювальної дуги мiж електродом плазмотрону та виробом, плавне нарощування струму пiсля збудження основної дуги i плавне зниження його в кiнцi зварювання, роботу газового клапану за заданим циклом.

Спрощена принципова електрична схема силової частини УПС-301 наведена на рис.18.2.

Рис. 18.2. Спрощена електрична схема силової частини установки плазмового зварювання УПС-301

Джерело пiключається до напруги мережi автоматичним вимикачем QF та магнiтним пускачем (на схемi не показаний). Трифазний зварювальний трансформатор з нормальним магнiтним розсiянням подає напругу на тиристорний випрямний блок VS, який зiбрано за шестифазною мостовою схемою випрямлення зі зрівнювальним реактором L1. Крутоспадна зовнiшня характеристика формується за рахунок зворотного зв’язку за струмом. Згладжування пульсацiй випрямленого струму здiйснюється дроселем L2. Для ступінчастого регулювання зварювального струму в джерелi передбачено два роз’єми, якi вiдповiдають дiапазонам на 20 та 315 А. При пiдключеннi до роз’єму на 20 А струм обмежують баластові опори R1 i R2 з вентилем

181

VD2. Пiдживлення дуги для усунення провалiв струму забезпечується допомiжним випрямним блоком VD1 через баластовi резистори R2 i R3, один з яких може бути увімкнений за допомогою контактора К2. Високовольтний розряд вiд пристрою пiдпалювання дуги G замикається через конденсатори С1-С2 i «землю» на промiжок «електрод-сопло» при плазмовому зварюваннi стисненою дугою i на промiжок «електрод-вирiб» при аргоно-дуговому зварюваннi вiльною дугою. Для живлення чергової дуги в переносному блоцi міститься баластовий реостат R4, який за допомогою К3 пiдключається до основного джерела. В установцi передбачено блок iмпульсного зварювання, який забезпечує незалежне регулювання тривалостi iмпульсу i паузи вiд 0,08 до 1,0 с. В УПС-301 передбачено також перемикання зварювання на неперервний, iмпульсний чи точковий режим. Регулювання тривалостi iмпульсу i паузи - дводіапазонне із ступiнчастим регулюванням у кожному з дiапазонiв. Перший дiапазон забезпечує тривалість iмпульсу та паузи в межах вiд 0,08 до 0,3 с з рiвномiрною розбивкою його на 10 значень, інший дiапазон – в межах вiд 0,3 до 1 с. Точкове дугове зварювання із заданим часом постановки точки виконується при короткотривалому натисканнi на педальну кнопу установки. Подiбну конструкцiю має i установка для механiзованого наплавлення типу УПН-303.

Установка УПС-804 призначена для механiзованого плазмового зварювання у середовищі вуглекислого газу постiйним струмом на прямiй полярностi маловуглецевих i низьколегованих сталей товщиною вiд 6 до 12 мм. Вона складається із самохiдної пiдвiсної головки з направляючою балкою, тиристорного випрямляча, зiбранного за шестифазною кiльцевою схемою, блока керування i блока апаратури. Збудження зварювальної дуги здiйснюється при подачi напруги неробочого ходу вiд джерела живлення. При цьому за допомогою збуджувача мiж електродом i соплом плазмотрону запалюється допомiжна дуга. При торканнi факелом поверхнi виробу збуджується основна дуга мiж електродом i виробом. Схема керування виконана на напiвпроводникових елементах i забезпечує роботу установки в автоматичному, ручному i налагоджувальному режимах. Робота схеми установки подiбна до роботи УПС-501.

18.3. Джерела живлення для плазмового рiзання

Установка для автоматичного повiтряно-плазмового рiзання типу АПР-404 призначена для комплектувння стацiонарних рiзальних машин. Спрощена принципова електрична схема силової частини апарата наведена на рис.18.3.

182

Рис. 18.3. Спрощена електрична схема установки для плазмового різання АПР-404

Напруга мережi через автоматичний вимикач QF та магнiтний пускач К1 (на схемі не наведено) подається на силовий трансформатор Т з нормальним магнiтним розсiянням. Тиристорний блок VS застосовується для випрямлення та плавного регулювання струму рiзальної дуги, а також для формування крутоспадної зовнiшньої характеристики за рахунок зворотного зв’язку за струмом. Живлення допомiжної дуги здiйснюється вiд основного джерела через баластовий опiр R i контактор К2. Для запалювання допомiжної дуги використовується iмпульсний збуджувач G типу ВИР-101, який вмикається послiдовно в коло джерела чергової дуги. Дросель L призначений для згладжування пульсацiй випрямленого струму. При замиканнi К2 спрацьовує G i його високовольтний розряд замикається по колу “G-сопло-електрод-С-земля-G”. При цьому запалюється чергова дуга мiж соплом i електродом плазмотрона, i її струм iде по колу “VS-R-К2-G-сопло-електрод- VS”. Пiсля торкання плазмовим струменем виробу запалюється рiзальна дуга вiд основного джерела. При цьому чергова дуга гаситься розмиканням контакту К2, а струм рiзальної дуги плавно збiльшується до заданого значення.

Деякi джерела живлення можуть бути джерелами стабiлiзованого струму, тобто струм на виходi не залежить вiд опору навантаження. Зовнiшнi характеристики таких джерел наведенi на рис.18.4.

Бiльшiсть джерел живлення є джерелами напруги. Джерела напруги можна використовувати i для навантажень, якi споживають стабiлiзований струм, якщо застосовувати спецiальнi промiжнi пристрої-перетворювачi джерел напруги в джерела струму або параметричнi джерела струму. Такими перетворювачами можуть бути пристрої за схемами Бушеро i Штейнметца. Простiшу з них – Г-подібну зображено на рис.18.5.

183

Рис. 18.4. Зовнішні характеристики джерела з індуктивно-ємнімним перетворювачем

Рис. 18.5. Схема простішого джерела з ІЄП

Якщо схема живиться вiд джерела синусоїдної напруги, то комплекс струму

З наведеного виразу видно, що якщо iндуктивний опiр дроселя Z1=jωL i ємнiсний опiр конденсатора Z2=-1/jωC обрати з умов резонансу на частотi напруги живлення, то струм в навантаженнi не буде залежати вiд опору ZН. Практично умови Z1+Z2=0 можна створити лише приблизно через наявнiсть активних опорiв

184

та втрат в елементах схеми. Фiзичний зміст пiдтримки незмiнностi струму в такiй схемi полягає в наступному. При короткому замиканнi (ZН=0) струм визначається прикладеною напругою та опором дроселя. По мiрi збiльшення опору навантаження воно чинить все меншу шунтуючу дiю на конденсатор, i режим роботи схеми все бiльше наближається до резонансного, при цьому напруга на конденсаторi i в навантаженнi збiльшується. Зростання напруги на навантаженнi при збiльшеннi його опору i визначає те, що струм навантаження IН залишається незмiнним. Перетворювачi такого типу, якi мiстять дроселi та конденсатори, мають назву iндуктивно-ємнiсних перетворювачiв (IЄП). Вони мають на виходi узгоджуючий трансформатор, який забезпечує узгодження IЄП i навантаження з метою отримання високих технiко-економiчних показникiв. Для отримання стабiльного струму в навантаженнях постiйного струму на виходi IЄП вмикають випрямляч з трифазною схемою випрямлення. Принцип формування вертикальної (штикової) спадної зовнiшньої характеристики за допомогою IЄП реалізовано в апаратi «Киев-4М», який призначений для повiтряно-плазмового рiзання сталей, кольорових металiв та їх сплавiв.

Унiфiкованi джерела типу БЕП-40, БЕП-80 можуть використовуватись для плазмового зварювання, рiзання, напилення та наплавлення. Спрощена принципова електрична схема силової частини джерела БЕП-40 подана на рис.18.6.

Рис. 18.6. Спрощена електрична схема силової частини джерела БЕП-40

185

Джерело складається з двох основних блокiв – трансформаторного та випрямного. До трансформаторного блоку входять автоматичний вимикач QF, електромагнiтний контактор К1, силовий понижуючий трифазний трансформатор Т i дросель L. До складу випрямного блоку входить блок тиристорiв VS зі зворотним дiодом VD4, блок вентилів VD1, VD2, VD3, контактори К2, К3 та баластові реостати R1, R2, R3. Джерело має також електронний блок керування i пристрій пiдпалювання дуги G.

БЕП-40 може працювати в одному з чотирьох режимiв.

При роботi в режимi плазмового рiзання для створення високої напруги вториннi обмотки трансформатора Т2, Т3 з’єднуються в «зiрку». Для досягнення максимальної iндуктивностi обмотки дроселя L з’єднуються послiдовно. Для запуску на режим рiзання контакти К2, К3 замикаються, при цьому спрацьовує пристрій запалювання G i джерело чергової дуги, яке створено обмотками трансформатора Т4, блоками VD1, VD3, а також баластовими реостатами R1, R2, R3. Рiзальна дуга живиться спочатку допомiжним джерелом T4, VD1,VD2, R1, R2 а потiм i основним джерелом T2, T3, VS, VD4 з плавним регулюванням струму навантаження.

Для плазмового напилення джерело використовується при дещо зниженiй напрузi, тому фази вторинних обмоток трансформатора T2, T3 з’єднуються в «трикутник». Iндуктивнiсть знижують за рахунок паралельного вмикання обмоток дроселя L. Джерело можна також використовувати для плазмового напилення при бiльш низькiй напрузi. Для зниження напруги основного джерела вториннi обмотки трансформатора T2, T3 вмикаються паралельно. Фази обмоток з’єднуються в положення «зiрка».

Для роботи в режимi плазмового зварювання та наплавлення напругу чергової дуги знижують за рахунок секцiонування обмоток трансформатора Т4, а паралельно з’єданi вториннi обмотки силових трансформаторів T2, T3 повиннi вмикаться в положення «трикутник».

18.4. Охорона праці при експлуатацiї джерел живлення

Експлуатацiя зварювального устаткування, в тому числi i джерел живлення, вимагає органiзацiї i суворого дотримання заходів безпеки.

Зварювальне обладнання, яке розмiщене в цехах, повинне вiдповiдати «Правилам улаштування електроустановок» (ПУЕ), а правила i заходи безпеки

186

регламентованi системою стандартiв безпеки працi. При настроюванні, ремонтi i обслуговуваннi джерел живлення повиннi бути дотримані всi заходи, передбаченi законами про охорону працi, дiючими правилами i iнструкцiями.

Характернi види ураження при дуговому зварюваннi:

-ураження електричним струмом при контактi з струмоведучими частинами зварювального обладнання. З метою запобiгання цього необхiдно, щоб iзоляцiя обладнання, пiдвідних лiнiй, електродотримачiв не була пошкодженою, витримувала необхiдну випробувальну напругу, яка обумовлюється в нормативно-технiчнiй документацiї, i пiдлягала перiодичним перевiркам. Зварник повинен бути одягнений

всухий спецодяг i чоботи на гумовій пiдошвi, користуватись гумовими килимками. Йому забороняється виконувати перемикання на панелях проводiв, виконувати ремонтні роботи;

-опiки, що спричинені краплями розплавленого металу i шлаку, якi розбризкуються при зварюваннi. Для захисту тiла вiд опiкiв треба застосовувати спецодяг з брезенту або спецiальної теплостiйкої тканини. Руки зварника повиннi бути захищенi рукавицями. Взуття повинне мати гладкий верх i прикрите брюками з метою запобiгання попадання бризок гарячого металу або шлаку на ноги;

-отруєння газами, якi видiляються при зварювннi, а також пилом i випаровуваннями металiв, флюсiв, обмазок i т.д. Засобами захисту вiд потрапляння

воргани дихання цих речовин необхiдно передбачити загальну i мiсцеву приточновитяжну вентиляцiю, а також iндивiдуальнi засоби захисту (маски, респiратори);

-променевi ураження очей i шкiри вiд дiї променiв зварювальної вiдкритої дуги. Захисними засобами в такому випадку є спецодяг, захисне скло для очей, вмонтоване в щитки, маски рiзної конструкцiї. Для захисту навколишнiх осiб, не пов’язаних з процесом зварювання, повиннi застосовуватись спецiальнi ширми, щитки i загородження;

-травмування, пов’язане з пiдготовчими операцiями (транспортування зварювальних деталей, кантовка їх в процесi зварювання i т.д.). Для захисту вiд травм необхiдно мати справні транспортнi засоби (тельфери, крани, талi), набори такелажних пристроїв i iнструментiв, спецодяг i засоби захисту очей при операцiях зачистки зварного шва.

Примiщення, в яких проводяться зварювальнi роботи i розмiщене зварювальне обладнання, в бiльшостi випадкiв належить до категорiї примiщень з пiдвищеною небезпекою. Необхідно забезпечувати надiйнiсть роботи i обслуговування устаткування, виключати можливiсть випадкового зiткнення з частинами, якi

187

перебувають пiд напругою, вищою за припустиму для зварювального кола джерела живлення, гарантувати протипожежну безпеку.

Вмикання i відмикання вiд високої напруги джерела живлення, а також спостерiгання за їх справним станом у процесi експлуатацiї, має здiйснюватись висококвалiфiкованими спецiалiстами-електриками пiсля повного відключення джерела вiд мережi магнiтними пускачами або автоматичним вимикачем мережi. При цьому слiд пам’ятати, що при вимиканнi тiльки вимикача, який вбудований у джерело, вхiднi затискачі джерела живлення залишаються пiд напругою. Частини електродотримача, якi перебувають пiд напругою, повиннi бути надiйно захищенi вiд можливостi випадкового до них торкання. Ручка електродотримача повинна виготовлятись з iзолюючого вогнетривкого матерiалу.

При виконанні зварювальнихних робiт у закритих приміщеннях або в примiщеннях з пiдвищеною вологiстю слiд застосовувати пристрої для обмеження напруги неробочого ходу або вимикання джерела пiсля закiнчення зварювання.

18.5. Технiчне обслуговування джерел живлення

Строк служби зварювального обладнання, неперервнiсть його роботи значною мірою залежить вiд технiчного обслуговування i своєчасного ремонту. За технiчний стан i експлуатацiю електрозварювального обладнання вiдповiдає на виробництвi той працівник, у ведення якого наказом по пiдприємству воно передається. В його обов’язки входять: перевiрка технiчного стану, порядок запуску i настроювання устаткування, порядок мiжремонтного обслуговування, планово-профiлактичного огляду i планового ремонту, iнструктаж обслуговуючого персоналу.

Вiдповiдальнiсть за введення джерела живлення в експлуатацiю, за його подальшу безперервну i правильну роботу несе наладчик електрозварювального устаткування, який призначений вiдповiдним розпорядженням. Вiн виконує на робочому мiстi тiльки дрiбний ремонт. При неможливостi усунення несправностей шляхом дрiбного ремонту наладчик вимикає джерело живлення вiд мережi i передає його в ремонт.

Зварювальник несе вiдповiдальнiсть за правильну експлуатацiю джерела та iншого устаткування, призначеного для зварювання. Вiн повинен грамотно використовувати устаткування, строго пiдтримувати заданi режими, утримувати в чистотi робоче мiсце, дотримуватись усiх вимог охорони праці. До самостiйної роботи з джерелами живлення чи комплексом пристроїв допускаються

188

зварювальники, якi склали iспити з курсу технiчного навчання з ручного, напiвавтоматичного та автоматичного зварювання i пройшли iнструктаж з охорони праці.

Налагодження, експлуатацiя джерела та догляд за ним повиннi виконуватись у суворій вiдповiдностi до вимог, якi викладенi в його паспортi. Електричний монтаж зовнiшнiх з’єднань повинен виконуватись у вiдповiдностi до ПУЕ.

Перед запуском нового джерела живлення чи запуском джерела, яке тривалий час не було в експлуатацiї, пiсля розконсервацiї та очистки вiд пилу слiд перевiрити мегометром опiр iзоляцiї обмоток трансформатора вiдносно корпусу. У випадку зниження опору iзоляцiї нижче норми, яка вказана в паспортi, джерело слiд просушити теплим повiтрям. Також слiд перевiрити стан приладів, електричних дротів, контактiв i т.д. Необхiдно провести надiйне заземлення джерела з допомогою гнучких проводiв з мiдi або iншого електропровiдного металу в суворій вiдповiдностi до дiючих правил. Послiдовне заземлення декiлькох зварювальних пристроїв не рекомендується. Кожне джерело повинно пiдключатись до мережi через окремий пускач із запобiжниками або через автоматичний вимикач. Для забезпечення безперервної та тривалої роботи джерел необхiдно проводити щоденнi i перiодичнi огляди. Змiст кожного виду огляду i ремонту повинен бути обумовлений в iнструкцiї з технiчного обслуговування джерела живлення. Усi роботи з догляду i ремонту мають фiксуватись у журналi технiчного стану. При щоденному доглядi слiд звертати увагу на надiйнiсть заземлення, мiцнiсть крiплення проводiв, опiр iзоляцiї.

При перiодичному оглядi один раз на мiсяць слiд очистити джерело вiд забруднень i пилу, перевiрити стан електричних контактiв. Один раз на три мiсяцi необхiдно перевiрити стан апаратури керування, опiр iзоляцiї, наявнiсть мастила у пiдшипниках електродвигуна вентилятора або ротора генератора.

Система планово-попереджувального ремонту передбачає поряд з роботами

зтехнiчного обслуговування ремонт джерел за зазделегідь складеним планом.

18.6.Налагодження та ремонт джерел живлення

Випробувально-налагоджувальні роботи в повному обсязі виконують на заводі виготовлювачі джерела, а також після капітального ремонту в електроремонтному цеху заводу, що експлуатує джерела. Настроювання та приймально-здавальні випробування після монтажу джерела на посту зварювання, у відповідності з

189

“Правилами улаштування електроустановок” виконує кваліфікований електромонтер у чотири етапи.

Перевірка без подачі напруги включає зовнішній і внутрішній огляд, вимірювання опору ізоляції, випробування заземлення. При огляді чистять джерело від пилу, знімають консерваційне мастило, знаходять зовнішні пошкодження, перевіряють відповідність напруги мережі напрузі, що вказана на табличці, потім перевіряють стан приладів, дротів, щільність контактів і паяння, легкість ходу механічних приводів, обертання вала генератора і вентилятора. Опір ізоляції первинних і вторинних обмоток вимірюється мегаомметром на 500 – 1000 В при підмиканні його до вхідних і вихідних зажимів, а також до корпуса джерела. Припустимий опір ізоляції вказується в інструкції до джерела, але у всякому випадку не повинний бути меншим за 0,5 МОм. У випадку зниження опору джерело повинне бути просушене теплим повітрям і повторно перевірене. Опір заземлення перевіряється між корпусом джерела і цеховим заземлювальним контуром.

Перевірка з подачею напруги тільки в кола керування виконується при настроюванні джерел з електричним керуванням. При цьому перевіряється спрацьовування сигнальних ламп і автоматичного вимикача при ручному вмиканні, у випадку його автоматичного вимикання виявляють причину несправності. При запуску вентилятора перевіряють напрямок потоку повітря, при неправильному напрямку змінюють місцями два проводи на вхідних зажимах джерела.

Перевірка з подачею напруги в зварювальні кола починається при встановленні всіх регуляторів у положення мінімальних струмів. У режимі неробочого ходу послідовно перевіряють роботу всіх настроювальних пристроїв, якщо їх перемикання припустиме під напругою. За приладами контролюють відповідність напруги неробочого ходу паспортному значенню. При виявленні несправностей їх ліквідують або замінюють несправні блоки та елементи. З допомогою підстроювальних пристроїв досягають відповідності характеристик джерела паспортним.

Приймально-здавальні випробування джерела виконуються за участі зварювальника і повинні підтвердити відповідність технічних характеристик паспортним значенням задовольняти вимогам до зварювальних властивостей. Має бути забезпечене надійне запалювання і стійке горіння дуги, ефективне регулювання струму і напруги, сприятливий характер перенесення електродного металу і якісне формування шва.

Система планово-попереджувального ремонту (ППР) розроблена для

190