Сварочные генераторы и преобразователи. Сварочные преобразователи

Введение:

Виды сварки.

Электросварка.

Схема металлической сварочной дуги.

Специальная часть:

Сварочный преобразователь.

Схема сварочного преобразователя ПСО-500.

Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500.

Схема генератор с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

Сварочный выпрямитель.

Принцип работы сварочного выпрямителя.

Понятие об устройстве сварочноготрансформатора и регулятора.

Электрическая Схема (а) и магнитная система (б) трансформатора СТН в однокорпусном

Включение, регулирования и выключение сварочного преобразователя.

Эксплуатация:

Правила безопасности при эксплуатации сварочных преобра­зователей.

Мероприятия по технике безопасности противопожарной технике во время эксплуатации трансформаторов.

Заключение.

Литература.

Технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или пластическом деформировании.

Сварка применяется для соединения металлов и их сплавов, термопластовво всех областях производства и в медицине.

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение,ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятиях, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п.), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжен с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

Виды сварки

Сварка трением.

Сварка трением, образование сварного соединения при такой разновидности сварки давлением происходит при взаимном перемещении свариваемых изделий относительно друг друга при действии на них давления.

Точечная сварка.

Точечная сварка - это один из видов контактной электросварки металлов. При точечной сварке, детали нагреваются электрическим током в месте контакта и сдавливаются (не во всех случаях). А основной тип соединения - нахлесточное сварное соединение, поэтому точечная сварка получила широкое распространение в автомобильной промышленности, при ремонте автомобилей, для изготовления штампованных конструкций.

Контактная сварка.

Контактная сварка - это один из термомеханических классов сварки, при котором сварное соединение образуется в результате нагрева свариваемых изделий и последующей пластической деформации места соединения под действием сжимающего усилия.

Лазерная сварка.

Лазерная сварка - это один из самых технологичных методов сварки, по плотности мощности он не уступает электронно-лучевой сварке, но при этом не требует построения вакуумной камеры. Лазерную сварку проводят в среде защищенных газов или на воздухе. В отличие от электрической дуги и электронного луча, на лазерный луч не влияют магнитные поля - это обеспечивает более стабильное формирование сварочного шва.

Электродуговая сварка.

Дуговая сварка - источником теплоты для нагрева и плавления металла в таком виде сварки является электрическая дуга, которая возникает между свариваемым металлом и электродом. Теплота электрической воздействует на кромки свариваемых деталей, электродный металл плавится - образуется сварочная ванна. При затвердении металла в сварочной ванне создается сварное соединение. Для создания электрической дуги используются специальные источники постоянного или переменного тока

Электросварка.

При дуговой электросварке источником тепла является электрическая дуга. Сварочная дуга представляет собой электрический разряд между двумя электродами в газообразной среде, который сопровождается выделением большого количества теплоты и света.

При сварке по способу Бенардоса одним электродом является уголь, другим - свариваемый металл. При сварке по способу Славянова одним электродом является металлический расплавляющийся пруток, другим - свариваемый металл. Электроды присоединяют проводами к источникам питания - сварочной машине.

Возбуждение - зажигание дуги - производится мгновенным соприкосновением электродов с последующим их разведением. В момент короткого замыкания возникший в цепи ток быстро разогревает электроды в местах их контакта. При отодвигании одного из электродов они расплавляются в месте контакта и пространство между ними заполняется парами металла. Действием дуги свариваемый металл расплавляется на ту или иную глубину, называемую глубиной провара. Металл электрода, расплавляемый в дуге, переносится в ванну основного металла в виде капель различной величины. При высокой температуре паров металла ионизация пространства между электродами получается настолько значительной, что небольшого напряжения между электродами (порядка 50 В) достаточно для образования электрического разряда.

Для поддержания устойчивого разряда - дуги - необходима беспрерывная ионизация дугового промежутка. Эта ионизация обеспечивается электронами, вылетающими с поверхности отрицательного электрода (катода). Свободные электроны, находящиеся на поверхности отрицательного электрода в беспорядочном движении, при высоких температурах под действием электрического поля вылетают за пределы катода. Движущиеся от катода электроны сталкиваются в дуговом промежутке с молекулами паров и газов и расщепляют их на положительные и отрицательные - ионы и электроны.

Число вырывающихся из катода электронов увеличивается и сообщаемая им кинетическая энергия возрастает с увеличением напряжения на электродах. При достаточном напряжении на дуге взаимная бомбардировка катода положительными ионами и анода отрицательными ионами и электронами переводит кинетическую энергию этих частиц в тепловую. Выделение тепловой и световой энергии электродами в сварочной дуге происходит неравномерно. В связи с этим температура анода выше температуры катода. Температура в осевой части столба дуги достигает 6000°С.

Рис.1. Схема металлической сварочной дуги: 1 - электрод; 2 - наплавленный металл; 3 - основной металл; 4 - кратер; 5 - глубина проплавления

При прохождении тока через дуговой промежуток (при установившейся дуге) напряжение горения дуги (15-35 В) будет ниже напряжения зажигания (55-60 В). Величина напряжения дуги зависит от теплового состояния дугового промежутка, от степени его ионизации и, главным образом, от длины дуги. Чем короче дуга, тем меньше напряжение. Сварочную дугу можно питать постоянным и переменным током. Дуга, питаемая переменным током, менее устойчива вследствие того, что ток в ней при нормальной частоте 50 периодов 100 раз в секунду меняет свое направление, и в эти моменты при малой ионизации дугового промежутка дуга может обрываться. Для повышения устойчивости дуги, питаемой переменным током, применяют ионизирующие покрытия на электродах и наложение токов высокой частоты на дугу.

При сварке металлическим электродом по способу Н. Г. Славянова расплавляемый дуговой металл электрода в виде капель переходит в ванну расплавленного основного металла, перемешивается и кристаллизуется в ней после остывания, образуя сварной шов. Сварку по Славянову можно производить на постоянном токе при прямой и обратной полярности и на переменном токе. Схема металлической сварочной дуги представлена на рис. 1.

studfiles.net

Сварочный преобразователь.

Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генераторапостоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи. На рис. 11 показано устройство одно-постового сварочного преобразователя ПСО-500, выпускаемого серийно нашей промышленностью.

Рис.1 Схема сварочного преобразователя ПСО-500

2-Электродвигатель

3-Вентелятор

4-Катушки полюсов

5-Якорь полюсов

6-Коллектор

7-Токо съемники

8- Маховичок для регулирования тока

9-сварочные клеммы

10-Амперметр

11-Пакетный выключатель

12-Коропка пускарегулирующей и контрольной аппаратуры преобразователя

Однопостовой сварочный преобразователь состоит из двух машин: из приводного электродвигателя 2 и сварочного гене­ратора постоянного тока, расположенных в общем корпусе 1. Якорь 5 генератора и ротор электродвигателя расположены на общем валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса преобразователя. На валу между электродвигателем и генератором находится вентилятор 3, предназначенный для охлаждения агрегата во время его работы. Якорь генератора набран из тонких пластин электротехнической стали толщиной до 1 мм и снабжен продольными пазами, в которых уло­жены изолированные витки обмотки якоря. Концы обмотки якоря припаяны к соответствующим пластинам коллектора 6. На полюсах магнитов насажены катушки 4 с обмотками из изолированной проволоки, которые включаются в электри­ческую цепь генератора.

Генератор работает по принципу электромагнитной индук­ции. При вращении якоря 5 его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который при помощи коллектора 6 преобразуется в постоянный; с щеток токосъем­ника 7, при нагрузке в сварочной цепи, ток течет с коллек­тора к зажимам 9.

Пускорегулирующая и контрольная аппаратура преобразо­вателя смонтирована на корпусе 1 в общей коробке 12.

Преобразователь включается пакетным выключателем 11. Плавное регулирование величины тока возбуждения и регу­лирование режима работы сварочного генератора производят реостатом в цепи независимого возбуждения маховичком8. С помощью перемычки, соединяющей дополнительный зажим с одним из положительных выводов от последовательной обмотки, можно устанавливать сварочный ток для работы до 300 и до 500 А. Работа генератора на токах, превышающих верхние пределы (300 и 500 А), не 2эекомендуется, так как возможен перегрев машины и нарушится система комму­тации.

Величина сварочного тока определяется амперметром 10, шунт которого включен в цепь якоря генератора, смонтиро­ванного внутри корпуса преобразователя.

Обмотки генератора выполняют из меди или алюминия. Алюминиевые шины армируют медными пластинками. Для защиты от радиопомех, возникающих при работе генератора, применен емкостный фильтр из двух конденсаторов.

Перед пуском преобразователя в работу необходимо про­верить заземление корпуса; состояние щеток коллектора; на­дежность контактов во внутренней и внешней цепи; штурвал реостата повернуть против часовой стрелки до упора; проверить, не касаются ли концы сварочных проводов друг друга; уста­новить перемычку на доске зажимов соответственно требуемой величине сварочного тока (300 или 500 А).

Пуск преобразозателя осуществляется включением двига­теля в сеть (пакетным выключателем 11). После подсоеди­нения к сети необходимо проверить направление вращения генератора (если смотреть со стороны коллектора, ротор должен вращаться против часовой стрелки) и в случае необходимости поменять местами провода в месте их подключения к пита­ющей сети.

Для пояснения принципа работы сварочного преобразователя рассмотрим упрощенную электрическую схему преобразователя ПСО-500 (рис. 2). Асинхронный электродвигатель 1 с коротко-замкнутым ротором имеет три обмотки статора, включенные по схеме «звезда» (380 в). Пакетный выключатель 2 служит для включения электродвигателя в сеть трехфазного переменного тока напряжением 380 в. Четырех полюсный сварочный генератор 8 имеет обмотку 5 независимого возбуждения и последовательную размагничивающую обмотку 7, обеспечивающую падающую внешнюю характеристику генератора. Обмотки 5 и 7 расположены на разных полюсах. Независимая обмотка возбуждения 5 питается постоянным током от селенового выпрямителя 4, включенного в сеть питания обмоток электродвигателя через стабилизатор напряжения (однофазный трансформатор) 3 и включается одновременно с пуском электродвигателя.

Сварочный ток регулируется реостатом 6, включенным в цепь независимой обмотки возбуждения 5. Величина тока измеряется амперметром 9. Сварочная цепь подключается к зажимам доски 10, на которой имеется перемычка, переключающая секции последовательной обмотки 7 на два диапазона сварочного тока: до 300 а и до 500 а. Конденсаторы 11 устраняют радиопомехи, возникающие при работе преобразователя.

(Рис.2) Принципиальная электрическая схема сварочного преобразователя ПСО-500

1- Асинхронный электродвигатель

2- Пакетный выключатель

3- Стабилизатор напряжения

4- Селеновый выпрямитель

5-обмотка независимым возбуждением

6- Регулируемый реостат

7- Последовательная размагничивающая обмотка

8- Четырех полюсный сварочный генератор

9-Амперметр

10- зажимы доски

11- Конденсаторы

Принципиальная электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

На рис.3 Дана схема генератора ГСО-500 с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой. Намагничивающая обмотка независимого возбуждения питается током от отдельного источника (сети переменного тока через полупроводниковый селеновый выпрямитель), а размагничивающая включена последовательно с обмоткой якоря так, что создаваемый ею магнитный поток Фр направлен навстречу магнитному потоку Фнв обмотки возбуждения. Ток Iнв в обмотке возбуждения, а следовательно, и величину магнитного потока Фнв в ней можно плавно изменять с помощью реостата R. Последовательная размагничивающая обмотка обычно секционирована, что позволяет применять ступенчатое регулирование сварочного тока изменением числа действующих ампер-витков в обмотке. Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке независимого возбуждения. При увеличении сварочного тока Iсв возрастает магнитный поток Фр в размагничивающей обмотке, который, действуя встречно потоку Фнв обмотки независимого возбуждения, уменьшает напряжение в сварочной цепи, создавая падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 146).

Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки. По этой схеме работают сварочные генераторы преобразователей ПСО-120, ПСО-800. Для получения жесткой внешней характеристики последовательные размагничивающие обмотки переключаются так, чтобы они действовали согласованно с обмоткой независимого возбуждения. По такой схеме работают генераторы преобразователей ПСГ-350 и ПСГ-500.

(Рис.3)схема Генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой.

studfiles.net

Изучаем сварочный преобразователь

Сварочный электрический преобразователь представляет собой совокупность генератора постоянного тока и электрического двигателя постоянного тока. В процессе работы происходит преобразование сетевой электроэнергии переменного тока в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения генераторного вала она преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, используемого для сварки. Преобразователь имеет относительно небольшой КПД, а из-за присутствия вращающихся элементов в сравнении с выпрямителем он считается менее надежным. Но для строительно-монтажных работ применение генераторов имеет свои преимущества. Например, если сравнивать с прочими источниками, они менее чувствительны к сетевым колебаниям напряжения.

Устройство

Устройство сварочного электрического преобразователя: электрический приводной двигатель, генератор, вырабатывающий сварочный ток. Из-за того, что конструкция генератора для сварки включает вращающиеся элементы, надежность и КПД устройства ниже, чем у стандартных трансформаторов, выпрямителей.

Рабочие узлы преобразователя сварочного оборудования, пускорегулирующая аппаратура в том числе, размещены в одном корпусе. Отличают передвижные агрегаты и преобразователи (для осуществления строительно-монтажных работ), стационарные посты (используются на производствах). Они имеют немного разные характеристики.

Принцип работы

Принцип работы механизма ПСО-500 предоставляет возможность вырабатывать постоянный, переменный ток. Достаточно часто в производственных цехах используются именно преобразователи марки ПСО-500, так как они характеризуются высокой технической производительностью, надежностью.

Особенности установки

• В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
• Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
• Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
• Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
• Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.

Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.

Техника безопасности

При использовании преобразователей нужно соблюдать требования по технике безопасности для электроустановок:

• корпус обязательно должен быть заземлен; работы, связанные с подключением агрегата к электросети, должен производить исключительно профессиональный электрик;
• учитывая, что оборудование подключается к источнику питания с напряжением 220/380 В, двигательная клеммная коробка должна быть закрыта и надежно изолирована.

Несмотря на то что сварочные преобразователи расходуют больше электрической энергии из-за низкого КПД, наличия механических связей, сварочный ток всегда стабильный независимо от перепадов сетевого напряжения. Это предоставляет возможность выполнять сварные швы высокого качества.

Также необходимо соблюдать в процессе работы со сварочным преобразователем следующие требования:

• обязательное заземление корпуса установки;
• на клеммах двигателя напряжение в 380/220 В считается опасным, они обязательно должны быть надежно изолированы, прикрыты. Соединительные работы осуществляются опытным электриком, у которого есть допуск к работам с высоким напряжением;
• на клеммах генератора при нагрузке напряжение составляет 40 В, на холостом ходу напряжение генератора марки ГСО-500 может увеличиваться до 85 В. В процессе эксплуатации оборудования в закрытых помещениях с повышенной влажностью, при наличии пыли, на открытом воздухе, при повышенных температурах окружающей среды (более 30 градусов), токопроводящем половом основании, выполнении сварки материалов на конструкциях, сделанных из металла, напряжение более 12 В представляет опасность для человеческой жизни.

Сергей Одинцов

electrod.biz

Pereosnastka.ru

Сварка металлов

Устройство некоторых сварочных преобразователей

Преобразователь ПСО-500. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки, а также механизированной сварки под слоем флюса. Преобразователь состоит из сварочного генератора постоянного тока и трехфазного асинхронного электродвигателя. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном стрелкой на щите генератора.

Генератор работает по схеме независимого возбуждения с последовательной размагничивающей обмоткой. Имеет четыре основных магнитных полюса. На двух полюсах размещены катушки независимой обмотки возбуждения (нама!ничивающей), выполненные большим числом витков из тонкого провода. На двух других основных полюсах размещены катушки последовательной обмотки возбуждения (размагничивающей), выполненные малым числом витков из толстого провода (шины). Для обеспечения нормальной коммутации генератор имеет два добавочных магнитных полюса.

В коробке, смонтированной на корпусе преобразователя, помещен блок питания независимой обмотки возбуждения, регулировочный реостат, амперметр, пакетный выключатель для запуска и остановки электродвигателя преобразователя. Блок питания независимой обмотки возбуждения состоит из однофазного понижающего трансформатора 220/80 В и селенового выпрямителя, включенного по однофазной мостовой (двухполупериодной) схеме.

Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока - до 300 А, до 500 А. Доска выходных зажимов имеет четыре зажима. К зажимам минус (-) и плюс (+) присоединяют сварочные провода. Плюсовой зажим соединяется перемычкой с зажимом 300 А или с зажимом 500 А - так получают два диапазона токов. Плавная регулировка тока в обоих пределах осуществляется регулировочным реостатом.

Аналогичное устройство имеет сварочный преобразователь ПД-501.

Нельзя путать преобразователи ПСО-500, ПД-501 с преобразователем ПСГ-500, предназначенным для механизированной сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа. Все эти преобразователи выполнены в одном базовом корпусе и внешне похожи друг на друга. Преобразователь ПСГ-500 имеет жесткую внешнюю характеристику, поэтому использование его для ручной сварки покрытыми электродами невозможно. Различать преобразователи очень просто по доске выходных зажимов. Преобразователь ПСГ-500 имеет всего два выходных зажима: минусовый (-) и плюсовый (+).

Преобразователь ПСО-300. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном стрелкой на щите генератора.

Генератор преобразователя работает по схеме параллельного возбуждения с последовательной размагничивающей обмоткой. Имеет четыре основных магнитных полюса. На двух полюсах размещены катушки параллельной обмотки возбуждения (намагничивающей), выполненные большим числом витков из тонкого провода. На двух других основных полюсах размещены катушки последовательной обмотки возбуждения (размагничивающей), выполненные малым числом витков из толстого провода (шины). Для обеспечения нормальной коммутации генератор имеет два добавочных магнитных полюса.

Рис. 1. Доска выходных зажимов ттагобразователя ПСО-500

В коробке, смонтированной на корпусе преобразователя, помещен регулировочный реостат, амперметр, пакетный выключатель для запуска и остановки электродвигателя преобразователя.

Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока - до 180 А, до 300 А. Доска зажимов имеет четыре зажима. Ступенчатая и плавная регулировка тска осуществляются аналогично преобразователю ПСО-500.

Преобразователь 11Д-305. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном на торце преобразователя. Преобразователь состоит из вентильного генератора постоянного тока, трехфазного асинхронного электродвигателя, аппаратуры управления.

Вентильный генератор представляет собой индукторный генератор повышенной частоты со встроенным выпрямительным блоком. В пазах статора индукторного генератора размещена силовая трехфазная обмотка якоря. Обмотка возбуждения крепится к корпусу генератора и размещается между двумя зубчатыми пакетами ротора (индуктора) генератора. Выпрямительный блок генератора собран из кремниевых вентилей по трехфазной мостовой схеме.

В коробке управления преобразователя помещена пускорегули-рующая аппаратура: переключатель для запуска и остановки электродвигателя, переключатель диапазонов сварочного тока, блок питания обмотки возбуждения генератора (трансформатор напряжения, трансформатор тока, выпрямитель).

Преобразователь имеет два диапазона сварочного тока - до 150 А, до 350 А, которые обеспечиваются переключением трехфазной обмотки якоря генератора. Плавная регулировка тока внутри диапазонов осуществляется дистанционно при помощи регулировочного реостата, подключаемого к коробке управления.

Преобразователь ПСМ-1000-4. Предназначен для одновременного питания нескольких постов ручной сварки, которые подключаются к преобразователю параллельно через балластные реостаты. Нормальная работа преобразователя возможна только при направлении вращения, указанном на щите генератора.

Генератор преобразователя работает по схеме смешанного возбуждения. Имеет четыре основных магнитных полюса. Катушки параллельной и последовательной обмоток возбуждения размещены на всех полюсах. Катушки параллельной обмотки имеют большое число витков из тонкого провода, катушки последовательной обмотки- малое число витков из толстого провода (шины). Для обеспечения нормальной коммутации генератор имеет четыре дополнительных полюса.

Для плавного регулирования напряжения генератора служит регулировочный реостат, включенный в цепь параллельной обмотки возбуждения генератора.

Регулировка сварочного тока на каждом сварочном посту осуществляется ступенчато при помощи балластного реостата. Все ступени реостата при помощи рубильников могут соединяться между собой параллельно. С увеличением числа включаемых ступеней уменьшается общее сопротивление балластного реостата, а сварочный ток увеличивается, и наоборот.

Балластный реостат. Является регулируемым омическим сопротивлением состоит из нескольких ступеней. В сварочную цепь балластный реостат включается последовательно с дугой в рассечку провода, идущего на электрод. Каждая ступень балластного реостата включается в сварочную цепь при помощи рубильника, расположенного на передней стенке реостата. Здесь же на табличке приведена ориентировочная величина сварочного тока в зависимости от числа включенных ступеней.

Элементы ступеней сопротивлений реостата изготовляют из жаростойкой фехралевой проволоки прямоугольного или круглого сечения и выполняют в виде спирали.

Балластные реостаты выпускаются на номинальные токи 200, 315, 500 А. Некоторые марки балластных реостатов: РБ-200, РБ-201, РБ-300, РБ-301, РБ-302, РБ-500, РБ-501. Принципиальная схема балластного реостата изображена на рис. 31.

Если требуется величина тока большая, чем та, на которую рассчитан реостат, то два балластных реостата можно включать параллельно.

Преобразователь ПСУ-500. Конструктивно выполнен аналогично преобразователю ПСО-500. Является универсальным. Предназначен для однопостовой ручной сварки и резки, для механизированной сварки под слоем флюса, для механизированной сварки в среде углекислого газа.

Генератор преобразователя имеет как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Возбуждение генератора независимое с последовательной размагничивающей обмоткой.

Генератор имеет четыре основных магнитных полюса и два дополнительных. На двух основных полюсах размещены катушки независимой (намагничивающей) обмотки возбуждения, выполненные большим числом витков тонкого провода. На двух других основных полюсах размещены катушки последовательной (размагничивающей) обмотки возбуждения.

Для получения падающей внешней характеристики преобразователя используются независимая (намагничивающая) и последовательная (размагничивающая) обмотки возбуждения, а также часть витков обмотки дополнительных полюсов генератора.

Для получения жесткой внешней характеристики преобразователя часть витков последовательной (размагничивающей) обмотки возбуждения отключаются, но включается полное число витков обмотки дополнительных полюсов.

Переключение внешних характеристик осуществляется пакетным переключателем и присоединением сварочных кабелей к двум соответствующим зажимам на клеммной доске.

В зависимости от технологического процесса, а именно марки свариваемого металла и типа покрытия электрода для сварки, работы выполняются или при переменном, или при постоянном токе. Постоянный ток от переменного выгодно отличается тем, что дуга горит намного стабильней. Это означает, что процесс сварки вести легче, причём можно проводить процесс сварки даже на маленьких токах. Для стабилизации тока используется преобразователь для сварки, трансформатор.

Размещение источников для проведения сварочных работ может быть индивидуальным или централизованным. При групповом размещении оборудование размещают на расстоянии около 30 - 40 метров от поста, а сами источники питания ставят на минимальном расстоянии от сварщика.

Понятие сварочного преобразователя.

Преобразователь для сваркиявляется комбинацией электродвигателя с переменным током и специального сварочного агрегата с постоянным током. В преобразователе электрическая энергия из сети переменного тока переходит в механическую энергию электродвигателя устройства, вал генератора вращается, в результате чего образуется постоянный электрический ток. КПД преобразователя не очень велик, а также в них есть вращающиеся части, в результате чего они менее надежны в своем использовании и не так удобны.

Однако, отметим, что при строительно-монтажных работах использование преобразователей более приоритетно, так как они менее чувствительны к колебаниям напряжения в сети. Для питания сварочной дуги постоянным током используется как передвижные, так и стационарные преобразователи.

Сварочный преобразователь имеет в себе две части - приводной электродвигатель и сварочный генератор, что объединены под одним корпусом.

Якорь преобразователя и его ротор располагаются на общем валу, подшипники которого закрепляются на корпусе крышки преобразователя. Также, на валу между электродвигателем и генератором располагается вентилятор, что охлаждает всю систему и защищает ее от перегрева. Работа преобразователя основана на электромагнитной индукции.

Стационарные и передвижные преобразователи.

Итак, сварочные преобразователи могут быть стационарными или передвижными. Посты для сварки изделий стационарного вида располагают в небольших сварочных кабинах. Как правило, стационарные посты располагают для сварки небольших изделий.

Передвижные посты применяют для сварки достаточно больших конструкций: водо- и нефтепроводов, металлоконструкций и т.д. При этом для защиты рабочих от негативного воздействия ультрафиолетовых лучей, распространяющихся от сварочной дуги, устанавливают щиты высотой около полутора метров, их выполняют из несгораемых материалов.

Сварочные преобразователи рационально использовать при больших объемах сварочных работ.

Сварочный преобразователь создает постоянный ток для сварки, а сама величина постоянного тока регулируется при помощи балластных реостатов. Передвижные сварочные посты используются обычно при монтаже и проведении ремонтных работ. При этом сварочный преобразователь устанавливается в прицепы или закрытые автомобили, они снабжены рубильниками, которые потом подключаются к оборудованию.

Правила безопасности при работе с преобразователями.

При эксплуатации преобразователя нужно знать следующие правила работы с этими устройствами:

• На клеммах устройства напряжение составляет 380/220 вольт, поэтому ни при каких условиях клеммы не должны быть закрыты. Заметим, что все подключения со стороны высокого напряжения в преобразователе должны осуществляться электриком, имеющим право на проведение этого типа работ.
• Корпус преобразователя всегда должен быть надежно заземлен.
• Напряжение на клеммах генератора в 40 В на холостом ходу может повысится до 85 В. При наличии токопроводящего пола, работе при высокой температуре воздуха, высокой степени влажности, пыли, напряжение выше 12 В может быть опасно для жизни работников.
• При повышенной влажности помещения, наличия токопроводящего тока и других факторов, повышающих вероятность поражения током, необходимо использовать резиновые перчатки, ботинки с резиновой подошвой.
• Лицо и глаза рабочих должны быть всегда защищены с помощи шлемов и щитков.

Делая заключение, можно сказать, что преобразователь используется для превращения переменного тока в постоянный посредством перехода энергии из одного состояния в другое. Нужно учитывать опасность преобразователей и принимать необходимые меры по защите рабочих от опасности поражения рабочих электрическим током.

Специфическая разновидность сварочного аппарата, применяемая в основном в промышленности, а также в некоторых видах строительно-монтажных работ – это и есть сварочный преобразователь.

Он называется так потому, что преобразовывает переменный ток от бытовой или промышленной сети в постоянный ток, оптимально подходящий для большинства видов сварки.

Несмотря на суть конечного результата - постоянный ток - преобразователь действует по совершенно иному принципу, чем выпрямитель или инвертор.

Его конструкция предполагает удлиненную цепочку прохождения энергии. Сначала переменный ток переходит в механическую энергию, а она в свою очередь преобразуется обратно в электрическую, но уже постоянного характера.

Конструктивно преобразователь состоит из электродвигателя, как правило, асинхронного, и генератора постоянного тока, объединенных в одном корпусе. Поскольку генератор, использующий принцип электромагнитной индукции, также вырабатывает переменный ток, в схеме присутствует коллектор, преобразующий его в постоянный.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500.

Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует . Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

ПСО-500 относится к однопостовым сварочным преобразователям мобильного типа. Он смонтирован на трехколесной тележке. Величина сварного тока, выдаваемого ПСО-500, может достигать 300 или 500 А - в зависимости от перемычки, соединяющей одну из клемм с последовательной обмоткой генератора.

Выходной ток регулируется вручную, с помощью верньера, связанного с реостатом (устройством изменения сопротивления). Контроль тока производится по встроенному амперметру.

Числовой индекс в маркировке - 350, 500, 800, 1000 - означает максимальный постоянный ток, на работу с которым рассчитан данный преобразователь. Некоторые модели с помощью верньера могут быть настроены так, чтобы выдавать сварочный ток больше номинального, но работа в таком режиме чревато перегревом и быстрым выходом аппарата из строя.

Достоинства

Как и любое другое оборудование, сварочные преобразователи (которые исторически появились гораздо раньше инверторов) имеют определенные преимущества, и одновременно несут ряд определенных неудобств. К их достоинствам можно отнести:

• большой сварочный ток - у некоторых моделей, в частности, ПСО-500 и ПСГ-500, он доходит до 500 А, есть и более мощные устройства;
• неприхотливость в работе;
• нечувствительность к перепадам входного напряжения;
• сравнительно высокая надежность при квалифицированном обслуживании;
• хорошая ремонтопригодность, удобство сервисного обслуживания.

Током, который способны выдавать эти устройства, можно варить очень толстые швы, порядка 10-30 мм. Это еще одно важное преимущество, благодаря которому используют сварочные преобразователи.

Недостатки

Однако конструктивные особенности определяют и основные недостатки сварочных преобразователей, из-за которых их, по крайней мере, в бытовой сфере (сварочные работы в мелком бизнесе, на даче, в гараже) вытеснили инверторы. В первую очередь это:

• большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
• низкий КПД;
• повышенная электрическая опасность;
• шумность работы;
• необходимость в сервисном обслуживании.

Принцип их действия - переход электрической энергии в механическую и обратно - подразумевает большие энергетические затраты на вращение вала. Этим обусловлен очень высокий расход электроэнергии, делающий устройство невыгодным для «домашнего» применения.

Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал.

Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Под повышенной электрической опасностью имеется в виду тот факт, что перед началом сварочных работ преобразователь обязательно должен быть заземлен, подключение его к сети по правилам должно проводиться только электриком.

Классификация

Сварочные преобразователи классифицируются по различным параметрам. В том числе по количеству (одно- и многопостовые) и по типу привода (от электродвигателя либо, например, от двигателя внутреннего сгорания). По конструктивному исполнению они могут быть стационарными и передвижными, в одинарном или сдвоенном корпусе.

Преобразователи также отличаются по форме выходной характеристики. Для многих видов работ решающее значение имеет именно эта классификация. По форме выходной характеристики сварочные преобразователи разделяют на устройства, выдающие падающую либо жесткую характеристику (последние также способны выдавать пологопадающую).

Существуют и универсальные преобразователи, в зависимости от установленного переключателя способные работать как в том, так и в другом режиме.

Дело в том, что специфика сварочных работ в защитных газах, автоматическая или полуавтоматическая, требует исключительно жесткой выходной характеристики.

К таким преобразователям относится, к примеру, система ПСГ-500. Сварочные преобразователи модельного ряда ПСО имеют падающую характеристику, ПСУ - универсалы, способные переключаться в нужный режим работы.

ПСО и другие виды преобразователей с падающей характеристикой применяются в промышленности, в системах автоматической и ручной сварки, оснащенных авторегуляторами напряжения.

С точки зрения прикладной физики преобразователи также подразделяются в зависимости от технологии, реализованной в генераторе. Генератор может быть с расщепленными полюсами, с отдельными намотками намагничивания и размагничивания, с намоткой размагничивания и независимым возбуждением. Но на практике существенной разницы в значимых технических характеристиках между всеми этими типами нет.

§ 105. Сварочные преобразователи

Рис. 105. Схема присоединения сварочных постов через балластные реостаты к сварочному преобразователю ПСМ-1000:
А - амперметр, V - вольтметр, Ш - шунт, РР - реостат регулировочный, РБ - реостат балластный

Рис. 106. Внешние характеристики преобразователя ПСУ-300:
1 - крутопадающие. 2 - жесткие

31. Технические данные преобразователей ПСГ-356, ПСГ-500

Рис. 107. Электрическая схема преобразователя ПСГ-500:
Тр - трансформатор стабилизирующий, Г - генератор сварочный, ДЗГ - доска зажимов генератора, Д - двигатель, ДЗД - доска зажимов двигателя, ПК - пакетный выключатель, ВС - выпрямитель селеновый, Р - реостат цепи возбуждения, ДПД - доска переключения двигателя, V - вольтметр, К з - конденсатор защитный, К с - конденсатор стабилизирующий

Рис. 108. Упрощенная электрическая схема универсального преобразователя ПСУ-300

32. Основные технические данные универсальных преобразователей

Классификация сварочных преобразователей и агрегатов. Для сварки постоянным током источниками питания служат сварочные преобразователи и сварочные агрегаты. Сварочный преобразователь состоит из генератора постоянного тока и приводного электродвигателя, сварочный агрегат - из генератора и двигателя внутреннего сгорания. Сварочные агрегаты употребляются для работы в полевых условиях и в тех случаях, когда в питающей электрической сети сильно колеблется напряжение. Генератор и двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный) монтируются на общей раме без колес, на катках, колесах, в кузове автомашины и на базе трактора.

Для работы в разных условиях выпускаются агрегаты: АСБ-300-7 - бензиновый двигатель ГАЗ-320, смонтированный с генератором ГСО-300-5 на раме без колес; АСД-3-1 - дизельный двигатель и генератор СГП-3-VIII - в том же исполнении; АСДП-500 - как и предыдущий агрегат, но установленный на двухосном прицепе; СДУ-2 - агрегат, смонтированный на базе трактора Т-100М; ПАС-400-VIII - двигатель типа ЗИЛ-164. и генератор СГП-3-VI, смонтированные на жесткой раме, снабженной роликами для перемещения по ровному полу. Выпускаются и другие агрегаты, отличающиеся конструктивным исполнением.

Сварочные генераторы бывают однопостовыми и многопостовыми, рассчитанными для одновременного питания нескольких сварочных постов. Однопостовые сварочные генераторы изготовляются с падающей или жесткой внешними характеристиками.

Большая часть генераторов, комплектующих сварочные агрегаты и преобразователи (типа ПС и ПСО), имеют падающую внешнюю характеристику. Генератор преобразователя типа ПСГ имеет жесткую вольт-амперную характеристику. Выпускаются генераторы универсальные, позволяющие получать и падающую, и жесткую характеристики (преобразователи типа ПСУ).

Сварочные преобразователи ПСО-500, ПСО-ЗООА, ПСО-120, ПСО-800, ПС-1000, АСО-2000, ПСМ-1000-4 и другие снабжаются в основном асинхронными трехфазными короткозамкнутыми двигателями в однокорпусном исполнении. Они имеют колеса для перемещения по цеху или устанавливаются неподвижно на плите.

Технические данные некоторых преобразователей приведены в табл. 51.

Устройство и работа сварочных генераторов. Промышленностью выпускаются сварочные генераторы трех типов: с независимой и параллельной обмотками возбуждения, размагничивающей последовательной обмоткой и с расщепленными полюсами.

Генераторы с независимой обмоткой возбуждения и размагничивающей последовательной обмоткой (рис. 119) применяются главным образом в сварочных преобразователях ПС0420, ПСО-ЗООА, ПСО-500, ПСО-800, ПС-1000, АСО-2000, отличающихся мощностью и конструктивным оформлением.

На схеме генератора (рис. 199, а ) показаны две обмотки возбуждения: независимая Н и последовательная С , которые расположены на разных полюсах. В цепь независимой обмотки включен реостат РТ . Последовательная обмотка изготовлена из шины большою сечения, так как в ней протекает большой сварочный ток. От части ее витков сделана отпайка, вынесенная на переключатель П .

Магнитный поток последовательной обмотки направлен навстречу магнитному потоку, создаваемому независимой обмоткой возбуждения. В результате действия этих потоков появляется результирующий поток. При холостом ходе последовательная обмотка не работает.

Напряжение холостого хода генератора определяется током в обмотке возбуждения. Это напряжение можно регулировать реостатом РТ , изменяя величину тока в цепи намагничивающей обмотки.

При нагрузке в последовательной обмотке появляется сварочный ток, создающий магнитный поток противоположного направления. С увеличением сварочного тока противодействующий магнитный поток увеличивается, а рабочее напряжение уменьшается. Таким образом образуется падающая внешняя характеристика генератора (рис. 119, б ).

Изменяют внешние характеристики регулированием тока в обмотке независимого возбуждения и переключением числа витков размагничивающей обмотки.

При коротком замыкании сила тока возрастает настолько, что размагничивающий поток резко увеличивается. Результирующий поток, а следовательно, и напряжение на клеммах генератора практически падают до нуля.

Сварочный ток регулируется двумя способами: переключением числа витков размагничивающей обмотки (два диапазона) и реостатом в цепи независимой обмотки (плавное регулирование). При подключении сварочного провода на левую клемму (рис. 119, а ) устанавливаются малые токи, на правую - большие.

Генераторы с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками возбуждения относятся к системе генераторов с самовозбуждением (рис. 120). Поэтому их полюса изготовляются из ферромагнитной стали, имеющей остаточный магнетизм.

Как видно из схемы (рис. 120, а ), генератор имеет на основных полюсах две обмотки: намагничивающую Н и последовательно включенную размагничивающую С. Ток намагничивающей обмотки создается якорем самого генератора, для чего служит третья щетка С , расположенная на коллекторе посредине между основными щетками а и б .

Встречное включение обмоток создает падающую внешнюю характеристику генератора (рис. 120, б ). Сварочный ток плавно регулируется реостатом РП, включенным в цепь обмотки самовозбуждения. Для ступенчатого регулирования тока размагничивающая обмотка секционирована так же, как и в генераторе типа ПСО. По такой схеме работают генераторы сварочных преобразователей ПС-300, ПСО-ЗООМ, ПС-3004, ПСО-300 ПС-500, САМ-400.

Генератор с расщепленными полюсами (рис. 121) не имеет последовательной обмотки. В этом генераторе расположение полюсов отличается от обычных электрических генераторов постоянного тока. Магнитные полюса не чередуются (за северным следует южный, затем опять северный и т. д.), а одноименные полюса располагаются рядом (два северных и два южных, рис. 121, б ). Горизонтальные полюса Nr называются главными, а вертикальные N п - поперечными.

Рис. 121. Генератор с расщепленными полюсами: а, б - принципиальные магнитная и электрическая схемы; Ф г я, Ф п я - магнитные потоки якоря, Фг - главный магнитный поток, Ф п - поперечный магнитный поток, ГН - нейтраль, П - обмотка поперечных полюсов, Гл - обмотка главных полюсов, РТ - реостат

Главные полюса имеют вырезы, уменьшающие их поперечное сечение для полного насыщения магнитным потоком уже при холостом ходе. Поперечные полюса имеют большое сечение и работают на всех режимах при неполном насыщении. На главных полюсах размещены только главные обмотки возбуждения, а на поперечных - только поперечные. В цепи поперечных обмоток возбуждения установлен регулировочный реостат РТ . Обе обмотки включены между собой параллельно и получают питание от щеток, т. е. генератор работает с Самовозбуждением. Генератор имеет две главные щетки а и б и дополнительную щетку с .

При нагрузке в обмотке якоря появляется ток, который создает магнитный поток якоря, подмагничивающий главные полюса и размагничивающий поперечные. Так как главные полюса полностью насыщены, то действие подмагничивающего потока не сказывается. С увеличением сварочного тока магнитный поток якоря увеличивается, его размагничивающее действие (против потока поперечных полюсов) возрастает и это приводит к уменьшению рабочего напряжения; создается падающая внешняя характеристика генератора. Таким образом, падающая характеристика генератора получается за счет размагничивающего действия магнитного потока якоря.

Плавное регулирование сварочного тока осуществляется реостатом в цепи поперечной обмотки возбуждения 1 .

1 (В выпускавшихся ранее генераторах этого типа (СУГ-2а, СУГ-26 и др.) грубая регулировка тока осуществлялась смещением щеток от нейтрали. )

По схеме с расщепленными полюсами работают генераторы преобразователей ПС-300М, СУГ-2ру и др.

Конструкции однопостовых сварочных преобразователей. Преобразователи ПС-300-1 и ПСО-300 служат для питания одного поста, для сварки, наплавки и резки. Преобразователи рассчитаны на рабочий ток от 65 до 340 А.

Сварочный генератор преобразователя относится к типу генератора с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками возбуждения.

Генератор имеет крутопадающие внешние характеристики (рис. 120, б ) и два диапазона сварочных токов: 65 - 200 А и при подключении сварочного кабеля к левому зажиму (+) с полным числом витков последовательной размагничивающей обмотки; 160 - 340 А - при подключении к правому зажиму (+) с частью витков последовательной обмотки. В цепь намагничивающей обмотки возбуждения включен реостат типа РУ-Зб сопротивлением 2,98 Ом на токи 4,5 - 12 А, предназначенный для регулирования сварочного тока.

Преобразователь ПСГ-300-1 предназначен для питания поста полуавтоматической сварки в защитном газе. Генератор преобразователя имеет жесткую внешнюю характеристику, которая создается подмагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения. Независимая обмотка возбуждения питается от селенового выпрямителя, подключенного к сети переменного тока через феррорезонансный стабилизатор. В цепь обмотки независимого возбуждения включен реостат, позволяющий плавно регулировать напряжение на зажимах генератора от 16 до 40 В. Преобразователь включается в сеть пакетным выключателем. Пределы регулирования сварочного тока 75 - 300 А.

Универсальные сварочные преобразователи ПСУ-300, ПСУ-500 имеют как падающие, так и жесткие внешние характеристики. Преобразователи этого типа состоят из однопостового сварочного генератора постоянного тока и приводного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, находящихся в одном корпусе.

Сварочный генератор типа ГСУ изготовляется с четырьмя основными и двумя дополнительными полюсами (рис. 122). На двух основных полюсах уложены витки основной намагничивающей обмотки возбуждения, которая получает питание от сети через стабилизирующий трансформатор и селеновый выпрямитель. На двух других основных полюсах уложены витки последовательной обмотки возбуждения; магнитный поток этих полюсов направлен навстречу основному намагничивающему потоку. Обмотки дополнительных полюсов предназначены для улучшения коммутации.

Для получения крутопадающих внешних характеристик включается независимая обмотка возбуждения, последовательная размагничивающая и часть витков обмотки дополнительных полюсов.

При переходе на жесткие внешние характеристики (рис. 122, б ) последовательная размагничивающая обмотка частично отключается, но включается увеличенное количество витков обмотки дополнительных полюсов.

Изменение вида характеристики осуществляется переключением пакетного переключателя, установленного на распределительном устройстве, и присоединением сварочных проводов к двум соответствующим зажимам на клеммовой доске.