4 Сварочное оборудование

Источники переменного тока (трансформаторы)

Таблица 4.1

Технические характеристики трансформаторов

Параметры ТДЭ- ТД- ТД- ТДМ- ТДМ- ТДМ- ТДМ- ТДМ- ТДФЖ

251 102 306 165 254 317 401 3-У2 1002

1.Номинальный

сварочный ток,А 250 100 250 160 250 315 400 500 1000

2.Номинальное

рабочее напря-

жение,В 30 26,4 30 26 30 33 36 40 56

3.Минимальный

сварочный ток 90 60 100 55 85 60 80 90 300

4.Максимальный

сварочный ток 260 175 300 170 250 370 460 560 1200

5.Максимальное

рабочее напря-

жение,В - 27 32 27 30 34,4 38,4 - 56

6.Номинальный

режим работы

( ПН )% 20 20 25 25 25 60 60 60 60

7.Коэффициент

полезного

действия,% 67 72 78 - - 86 84 88 86

8. Коэффициент

мощности 0,85 0,48 0,50 - - 0,56 0,60 - -

9.Напряжение

холостого хода,

не более В 55 80 80 62 62 62/80 12 12 120

10. Габариты, мм

- длина 400 548 608 450 450 760 760 888 1400

- ширина 280 300 345 290 290 585 585 585 750

- высота 540 530 585 510 550 820 850 820 1220

11. Масса,кг 43 37 66 38 50 130 155 205 520

Основным узлом современных источников переменного тока является специальный, как правило однофазный сварочный трансформатор. Он разделяет силовую и сварочную цепи, понижает напряжение до необходимого для сварки значения и самостоятельно или в комплексе с дополнительными устройствами обеспечивает формирование требуемых статистических внешних характеристик и регулирование сварочного тока.

Конструкции сварочных трансформаторов разнообразны. В зависимости от способа регулирования сварочного тока их можно подразделить на три группы:

1) трансформаторы с подвижными обмотками и магнитопроводами;

2) трансформаторы с подмагничиванием магнитопроводов постоянным током;

3) трансформаторы с тиристорным регулированием.

К первой группе относится большинство используемых и выпускаемых трансформаторов (серии ТД и ТДМ с механическим регулированием) для ручной дуговой сварки. Технические данные наиболее распространенных трансформаторов приведены в табл. 5.2.

Трансформаторы на номинальные токи 160 и 250А являются переносными, а на токи 315 и 500 А - передвижными. Основные узлы каждого трансформатора - магнитопровод, первичные и вторичные обмотки, механизм регулирования тока, переключатель диапазонов тока, токоуказательный механизм, кожух. По принципу регулирования это трансформаторы с подвижными обмотками.

У переносных трансформаторов первичные обмотки выполнены подвижными, а вторичные неподвижно закреплены у верхнего ярма магнитопровода. У передвижных трансформаторов первичные обмотки неподвижные и закреплены у нижнего ярма, а вторичные - подвижны. Через верхнее ярмо магнитопровода пропущен ходовой винт, который ввинчивается в ходовую гайку, вмонтированную в обойму подвижной обмотки. При вращении ходового винта с помощью рукоятки, находящейся сверху трансформатора, изменяется расстояние между обмотками и вместе с тем и величина реактивного (индуктивного) сопротивления и, следовательно, регулируется сварочный ток. Полностью сдвинутым обмоткам соответствует минимальное индуктивное сопротивление и, следовательно, максимальный сварочный ток. Для исключения вибрации подвижной обмотки обойма крепления ее снабжена плоскими пружинами, которые при перемещении скользят по магнитопроводу.

Для расширения диапазона регулирования сварочного тока конструкции трансформаторов предусматривают различные способы переключения катушек обмотки. В передвижных трансформаторах это делают посредством переключателя барабанного типа, рукоятка которого выведена на верхнюю крышку.

Для указания значения сварочного тока имеется токоуказательный механизм секторного типа, закрепленный на магнитопроводе и связанный с подвижной обмоткой рычажной передачей. Отсчет тока производят по шкале через смотровое окно на крышке кожуха. Показания тока являются ориентировочными, так как их истинная величина зависит от подводимого напряжения и длины дуги.

Номенклатура трансформаторов расширяется в связи с совершенствованием конструкции и оснащением его дополнительными устойствами. Так, трансформаторы ТДМ-317-1, ТДМ-401-1, ТДМ-503-1, предназначенные для особо опасных условий эксплуатации, снабжены ограничителями холостого хода УСНТ-06, снижающими напряжение холостого хода до 12В. Трансформатор ТДМ-302-3 имеет конденсатор мощностью 9,4 кВт для повышения коэффициента мощности, а модель ТДМ-503-3 снабжен и конденсатором для повышения коэффициента мощности и ограничителем напряжения холостого хода типа УСНТ-06.

Общий недостаток трансформаторов с механическим регулированием связан с наличием подвижных частей регулирующих устройств, на которые действуют электромагнитные силы пульсирующего характера. Они вызывают вибрацию подвижных частей, амплитуда которых зависит от массы, точности и качества сборки, жесткости крепления и других факторов. Но даже при хорошей проработке конструкции и высоком качестве изготовления повышенные вибрации являются основной причиной, ограничивающей их срок службы.

Другим недостатком этих источников является инерционность регулирования и трудность осуществления дистанционного управления. Однако широкое распространение эти трансформаторы получили из-за простоты и дешевизны конструкций, хотя наметилась тенденция их замены более совершенными трансформаторами с тиристорным регулированием серии ТДФЖ (ТДФ-1001У3, ТДФ-1601У3, ТДФЖ-1002 У3, ТДФЖ-2002 У3 ).

Трансформаторы серии ТДФЖ обеспечивают импульсную стабилизацию процесса сварки, обеспечивающую им жесткую характеристику. Трансформаторы используются для автоматической сварки под флюсом. Величина тока определяется скоростью подачи электродной проволоки.

Для двух- и трехдуговой автоматической сварки под слоем флюса равномерную симметричную нагрузку трехфазной сети с одинаковым режимом сварки обеспечивают включением сварочных трансформаторов через автотрансформатор АТС-01. Величина потребляемого тока по фазам А и В - 375 А, а по фазе С - 750 А. Масса автотрансформатора около 700 кг.

Сварочные преобразователи

Сварочный преобразователь представляет собой электромашинную установку, состоящую из приводного электродвигателя и сварочного генератора. При работе на открытом воздухе преобразователи должны быть защищены навесом от попадания на них атмосферных осадков. Преобразователи имеют защищенное исполнение с самовентиляцией и снабжены колесами для передвижения на небольшие расстояния. В качестве привода применены короткозамкнутые асинхронные трехфазные электродвигатели.

Преобразователи могут работать нормально только при направлении вращения, указанном стрелкой на подшипниковом щите со стороны генератора. Электродвигатели преобразователей могут работать при соединении их фаз звездой или треугольником в зависимости от значения линейного напряжения питающей сети. В большинстве случаев электродвигатели выпускаются при соединении их фаз звездой для линейного напряжения 380 В. Пуск и остановка приводного двигателя осуществляется при помощи пакетного выключателя.

Внешние вольтамперные характеристики (ВАХ) в зависимости от конструктивных особенностей и схемы соединения обмоток возбуждения генераторов бывают падающими, пологопадающими, жесткими и возрастающими.

Сварочные генераторы с независимым возбуждением и размагничивающей обмоткой последовательного возбуждения предназначены для ручной, механизированной и автоматической сварки под флюсом при падающей ВАХ. К таким источникам питания относятся преобразователи типов ПСО-120, ПСО-500, ПСО-800.

Сварочные генераторы с самовозбуждением имеют намагничивающую и размагничивающую последовательную обмотки возбуждения. Изменением сопротивления в намагничивающей обмотке и секционированием размагничивающей обмотки регулируют величину сварочного тока. ВАХ генераторов этого типа падающая. К таким преобразователям относятся ПСО-300, САМ-400.

Генераторы с жесткими ВАХ применяют для сварки в среде защитных газов (ПСГ-500) и для питания сварочных постов (преобразователь ПСМ-1000) Последний комплектуется балластными реостатами, которые последовательно включаются в цепь дуги, обеспечивая при этом получение падающих ВАХ.

При наличии таких преимуществ сварочных выпрямителей перед сварочными преобразователями как более высокие КПД и динамические показатели, а также отсутствие вращающихся частей, надежность и бесшумность в работе, сварочные преобразователи более устойчивы при перегрузках, не требуют дополнительного охлаждения и стабилизации питающего напряжения, что и обеспечивает им некоторое распространение на предприятиях вагонного хозяйства.

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители с падающими ВАХ выпускают следующих типов: ВСС, ВКС, и ВД. Все они выполнены передвижными и рассчитаны на перемеживающийся режим работы с принудительным охлаждением. Например, выпрямитель ВД-306-У3 имеет плавноступенчатое регулирование сварочного тока. Ступенчатое осуществляется одновременным переключением фаз первичных и вторичных обмоток трансформатора со звезды на треугольник. В пределах каждой ступени осуществляют плавное регулирование силы тока посредством изменения расстояния между первичной и вторичной обмотками. При сближении обмоток индуктивность рассеяния уменьшается, сварочный ток возрастает, и, наоборот, при отдалении обмоток - сила сварочного тока понижается. Причем первичные обмотки выполнены подвижными, а вторичные – неподвижными.

Сварочный выпрямитель ВД-502-У3 для плавного регулирования силы тока снабжен трехфазным дросселем насыщения с отрицательной обратной связью. Рабочие обмотки дросселя включены в анодные цепи выпрямительного блока. Обмотки управления соединены треугольником, в разрыв которого подается выпрямленное регулируемое напряжение. Регулирование силы тока управления дросселей насыщения производят тиристорами, угол открывания которых изменяют системой импульсно-фазового управления. Ступенчатое регулирование осуществляют переключением числа витков первичной обмотки.

Сварочные выпрямители с жесткими внешними ВАХ предназначены для механизированной сварки в среде защитных газов. К ним относятся выпрямители типов ВДГ и ВСЖ. Выпрямитель ВДГ-303-У3 выполнен по трехфазной мостовой схеме и состоит из понижающего трансформатора, дросселя насыщения, сглаживающего дросселя и кремниевых вентилей. Регулирование напряжения в выпрямителе плавноступенчатое.

Универсальные сварочные выпрямители ВДУ предназначены для механизированной и ручной дуговой сварки. Их называют универсальными потому, что они могут работать как на жестких, так и на падающих внешних ВАХ. Они обеспечивают плавное дистанционное регулирование выходных параметров тока и стабилизируют режим сварочного процесса при изменениях напряжения сети.

Многопостовые сварочные выпрямители типов ВКСМ, ВДМ, ВДМГ, ИДГМ предназначены для ручной дуговой сварки, а также для питания автоматических установок при сварке под слоем флюса и в среде углекислого газа. Число постов при ручной сварке определяется номинальным током одного поста и коэффициентом одновременности нагрузки, равным 0,6 - 0,8. Выпрямители (кроме универсальных) имеют жесткую внешнюю ВАХ и комплектуются балластными реостатами, например РБ-302-У2, обеспечивающими получение падающих ВАХ и регулирования сварочного тока.

Этот реостат обеспечивает номинальный сварочный ток при ПН=60% - 315 А*с пределами регулирования от 6 до 315 А при падении напряжения на зажимах реостата 30 В.

Таблица 4.2

Технические характеристики выпрямителей

Параметры	ВД-306	ВД-401	ВС- 300Б	ВДУ- 505	ВДУ- 1202	ВДУ- 1602	ВДГ- 303	ВДМ- 1201
1. Номинальный сварочный ток; А	315	400	315	500	1250	1600	315	1215
2. Номинальное напряжение; В	32	36	34	50	56	50	40	60
3. Минимальный сварочный ток; А	45	50	50	50	250	0	50	-
4. Максимальный сварочный ток; А	315	450	350	500	1250	1600	3155	-
5. Максимальное напряжение; В	32	35	50	56	55	40	-	-
6. Номинальный режим работы (ПН); %	60	60	60	60	100	100	60	-
7. Коэффициент полезного дейст-вия; %	70	-	-	79	-	80	-	-
8. Напряжение холостого хода, не более; В	79	80	51	85	-	90	60	100
9. Габариты; мм - длина - ширина - высота	785 765 750	820 850 900	- - -	830 620 1080	1080 685 885	1090 1060 1905	735 605 950	1050 700 950
10. Масса, кг	150	195	-	300	500	1550	220	450