2. Общая характеристика источников питания
2.1. Сварочные трансформаторы, рис. 2 - 4
При выполнении сварочных работ применяются ИП различных групп в том числе:
- с номинальным магнитным рассеянием и реактивной катушкой;
- с реактивной катушкой на отдельном магнитопроводе; (тип СТЭ, см. рис. 2, где 1 – сварочный понижающий трансформатор, 2 – дроссель- индуктивное сопротивление);
- с реактивной катушкой на общем магнитопроводе (тип СТН, см. рис. 3; );
- с реактивной катушкой с увеличенным магнитным рассеянием (типа ТС, ТСД, ТЛ, СТШ, см. рис 4).
Наиболее распространенная конструкция трансформатора с подвижным магнитным шунтом показана на рис. 5. Трансформатор состоит из стержневого магнитопровода 3, неподвижных катушек первичной 1 и вторичной 2 обмоток, подвижного магнитного шунта 4 и винтового привода 5. В таком трансформаторе потоки рассеяния Ф1P и Ф2P замыкаются, в основном, через магнитный шунт.
2.2. Сварочные преобразователи и выпрямители, рис. 6
Сварочные генераторы бывают трех типов: с независимой обмоткой возбуждения, с самовозбуждением, с размагничивающейся последовательной обмоткой и с расщепленными полюсами [5].
Генераторы с независимой обмоткой возбуждения (рис. 6) применяются в сварочных преобразователях типа ПСО, ГСО для сварки под флюсом и ручной сварки. Они универсальны.
Генераторы с самовозбуждением предназначены для работы в полевых условиях для ручной дуговой сварки. Эти генераторы менее чувствительны к падениям напряжения во внешней сети. По этой схеме работают генераторы типа ПСО, ПСГ, ПСФ.
Сварочные выпрямители состоят из двух основных частей: понижающего трансформатора с устройством для регулирования напряжения и выпрямительного блока, состоящего из селеновых или кремневых вентилей.
Выпрямители могут иметь различные характеристики: жесткие и пологие. Наиболее распространены выпрямители типа ВДУ, ВКСМ и ВС с жесткой характеристикой.
Режим работы источника питания
характеризуется продолжительностью
работы (ПР) или относительной
продолжительностью включения (ПВ)
сварочной дуги и оценивается отношением
длительности сварки
к сумме времени холостого хода
,
(3)
Максимально допустимый сварочный ток
источника питания (
)
определяется по формуле
, (4)
|
|
|
||
Рис. 2. Электрическая схема трансформатора типа СТЭ, (чем больше зазор , тем меньше индуктивное сопротивление и тем больше ток сварки |
Рис. 3. Схема сварочного трансформатора типа (СТН). |
Рис. 4. Электрическая схема трансформатора типа ТД: |
||
|
|
|
||
|
|
|
||
а б
Рис 5. Трансформатор с подвижным магнитным шунтом (а) и с подвижными обмотками (б)
|
Рис. 6. Генератор с независимым возбуждением: Ст – стабилизатор напряжения, 1- выпрямительный блок, Фп – магнитный поток обмотки возбуждения генератора, С – последовательная обмотка, РТ – реостат регулировки тока, Р – ротор генератора, П – переключатель.
|
|
|
Рис. 7. Принципиальные типовые схемы выпрямителей: а) – однофазные; б) – трехфазные; Т – трансформаторный блок; в) - выпрямительный блок
|
|
где индексы н – номинальное;
- допустимое значение.
Любой источник питания рассчитан на определенную нагрузку, при которой он работает не перегреваясь. Ток, напряжение, мощность и режим работы источника, при которых он работает в данном режиме, не перегреваясь, называют номинальным; их указывает предприятия-изготовители на щитке источника.
Резкое влияние на стабильное горение дуги оказывает вид потребляемого тока источником питания. При питании электрической дуги от источника переменного тока, например, от трансформатора с синусоидальным напряжением, ток меняет свое направление. При этом резко меняется и напряженность электрического поля между свариваемым изделием и торцом электрода. это влечет за собой уменьшение степени ионизации плазмы столба дуги, что ухудшает условия существования дугового разряда. Условия ионизации зависят как от физико-химических свойств пространства между деталью и электродом (катодом и анодом), так и от статических и динамических свойств источников питания. Если источник не обладает значительной индуктивностью, то устойчивое горение дуги невозможно. Особенно важно для источников питания, предназначенных для ручной сварки, иметь большое индуктивное сопротивление, так как сварщику сложно сохранять постоянным зазор между электродом и свариваемыми деталями. Поэтому иногда последовательно сварочному трансформатору включают дроссель, который увеличивает индуктивное сопротивление сварочной цепи.
Источники питания с большим индуктивным сопротивлением менее чувствительны к короткому замыканию, то есть более надежны в эксплуатации. Надежность источников в работе оценивается коэффициентом добротности:
, (5)
где
- ток короткого замыкания, А; 
- ток сварки, А.
Расход электроэнергии при сварке рассчитывается по формуле
,
(6)
где
,
- ток сварки, А;
,
- напряжение сварки и холостого хода,
В;
,
- время сварки и время работы источника
на холостом ходу.
Характеристика источников питания. Свойства энергетической системы при сварке выражаются двумя характеристике: статической ВАХ дуги и внешней ВАХ - источников питания.
ВАХ бывают крутопадающими (КП), пологопадающими (ПП), жесткими (Ж) и пологовозрастающими (ПВ) (рис. 2). Из рисунка видно, что при снижении тока (увеличении омического сопротивления в МЭП) у источника с крутопадающией ВАХ приращение напряжения (пунктирные линии) выше, по сравнению с пологопадающей. Чтобы процесс сварки был стабильным, кривые ВАХ дуги должны пересекаться с ВАХ источника питания, рис. 8. Для ручной дуговой сварки и автоматической под флюсом, у которой статистическая характеристика дуги жесткая, ВАХ ИП должна быть крутопадающей. Для сварки в среде защитных газов статистическая характеристика дуги возрастает и требует жесткой или пологовозрастающей характеристики источников питания.
Статическая ВАХ
В
АХ
Рис. 8. Внешние характеристики источников питания