2. Программа работы и порядок выполнения

1. Изучить принцип действия и устройство установки.

2. Изучить электрическую схему генератора импульсов.

3. Исследовать и рассчитать некоторые параметры установки.

Работа выполняется в следующем порядке:

1.Собрать схему установки для исследований.

2. Зарисовать форму импульсов напряжения, подавая сигнал на вход осциллографа с провода изгороди. Форму импульсов тока зарисовать при подаче сигнала, проходящего через низкоомное сопротивление с выхода генератора импульсов в автоматическом режиме работы установки.

3. Описать характер импульсов.

4. Рассчитать некоторые параметры установки:

Режим "Больше"

а) определить суммарную емкость конденсаторов, включенных в цепь:

(1)

где С₂ = С₃ = С₄ = 1×10^-4 Ф.

б) из паспортных данных количество электричества в импульсе:

(2)

в) определить разрядное напряжение:

, В (3)

г) определить зарядное сопротивление в цепи конденсаторов С₂, С₃, С₄ для рассматриваемого режима, когда сопротивление 4 шунтировано контактами 2В1 тумблера 2В. Тогда:

(4)

где R₃ = 6800 Ом, R₅ =22000 Ом – для крайнего положения, когда R₅ введено полностью;

д) рассчитать число импульсов в секунду:

, Гц (5)

е) определить среднюю мощность конденсаторов:

(6)

Режим "Меньше"

а) Определить суммарную емкость конденсаторов .Так как контакты 2В1 и 2В2 разомкнуты, тогда С = С₂ = 1×10^-4Ф;

б) из паспортных данных количество электричества в импульсе

(7)

в) определить разрядное напряжение:

, В (8)

г) определить зарядное сопротивление в цепи заряда конденсатора С₂:

(9)

где R₃ = 6800 Ом, R₄ = 18000 Ом, R₅ = 22000 Ом. – из паспортных данных

д) рассчитать число импульсов в секунду:

, Гц (10)

е) определить среднюю мощность конденсаторов:

, Вт (11)

3. Содержание отчета

1. Электрическая схема генератора импульсов.

2. Изображение импульсов напряжения и тока.

3. Расчет некоторых параметров установки.

4. Выводы.

4. Контрольные вопросы

1. Какова область применения установки ИЭ-200?

2. Каковы режимы работы электроизгороди?

3. В чем основные особенности работы бесконтактного электропульсатора электродного типа?

4. Каковы особенности работы схемы электропульсатора в режимах "больше" и "меньше"?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

Исследование электросварочного трансформатора тдп- 1

Цель работы: Ознакомиться с устройством, принципом действия и способами регулирования сварочного тока. Исследовать характеристики электросварочного трансформатора.

1. Общие сведения

Электрическая дуговая сварка применяется при ремонте тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин, как один из способов соединения различных металлов и сплавов. Нагрев металла при сварке электрической дугой происходит вследствие большой концентрации выделения тепла, высокой температуры дуги, имеющей 6000-8000°С, и высокого КПД дуги, достигающего 70-85% при работе плавящимися электродами.

Явление электрической дуги рассматривается как продолжение действия разрывного разряда, возникающего вследствие ионизации газа, завершающегося разрывным раз­рядом при пробивном напряжении на электродах. Это явление характеризуется сильным излучением электронов с поверхности катода. Высокая температура катода - основное условие возникновения электрической дуги.

При соприкосновении электрода в цепи с протекающим током, место контакта сильно нагревается. Таким образом, создаются условия для возникновения электрической дуги.

В дальнейшем активирование катода поддерживается электрической энергией, расходуемой в объеме дуги, благодаря притоку тепла от нагретых до высокой температуры газов в столбе дуги.

Напряжение и ток в электрической дуге, связаны между собой иначе, чем в твердых проводниках. В то время как падение напряжения на металлическом проводнике пропорционально току, напряжение между электродами горящей дуги с увеличением тока понижается до некоторого предельного значения и снова повышается при уменьшении тока.

Рис.1. Распределение потенциала вдоль дуги

Можно выделить три области распределения потенциала вдоль дуги, показанные на рис.1: анодное падение U_a, катодное падение U_k и падение напряжения U_стд на длину дугового столба.

Под действием электрического поля, из очень сильно разогретого катодного пятна выбрасываются электроны. Сталкиваясь с нейтральными молекулами, они расщепляют их, т.е. ионизируют. При движении электронов и ионов в дуге отрицательно заряженные частицы накапливаются у анода, а положительно заряженные частицы – у катода. Этим пространственным скоплением зарядов и обусловлено резкое возрастание падения потенциала вблизи анода и катода.

Электрическая энергия, преобразуемая в дуге в тепло, рассеивается главным образом путем теплопроводности и конвекции.

Тепловая мощность дуги легко регулируется изменением тока. Электрическая дуга, как потребитель электроэнергии, имеет падающую, вначале круто, а затем полого, вольтамперную характеристику. В определенных пределах в зоне рабочих токов можно принять напряжение, на дуге при неизменной ее длине постоянным и независящим от тока. При ручной сварке длина дуги меняется, а следовательно, меняется и падение напряжения на дуге. Для получения хорошего качества свариваемого шва колебания тока в дуге должны быть минимальными, что обеспечивается за счет мягкопадающей внешней вольтамперной характеристики сварочного агрегата.

Рис.2. Вольтамперные характеристики дуги

На рис.2 показаны колебания тока сварочного агрегата, из которых 1-я крутопадающая, 2-я плохопадающая, 3-я жёсткая и 4-я возрастающая. Для получения устойчивого горения дуги с меньшими колебаниями необходимо, чтобы внешняя характеристика источника питания была круто падающей. При крутопадающей внешней характеристике меньше ток короткого замыкания. Чрезмерно большой ток короткого замыкания будет вызывать перегрев электрода, оплавление его, что затрудняет зажигание дуги. Поэтому при расчете внешних ха­рактеристик сварочного трансформатора придерживаются следующего соотношения между током короткого замыкания I_к и рабочим то I_р.

При сварке переменным током для обеспечения непрерывности горения дуги необходимо, чтобы напряжение холостого хода источника в 1,8-2,5 раза превышало напряжение дуги.

Это необходимо для пробоя дугового промежутка в момент времени, когда ток проходит нулевые значения.

Источники питания сварочной дуги различают по роду тока, мощности, назначению и конструктивному оформлению.

Широко применяются источники переменного тока, к которым относятся сварочные трансформаторы и преобразователи повышенной частоты.

В зависимости от величины тока источники могут быть разделены на источники малой мощности (ток до 100-150 А), средней мощности (ток до 350-380 А) и большой мощности (ток до 2000-2500 А). В зависимости от назначения, различают источники для ручной дуговой сварки, автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки и т.д.

Источники сварочного тока должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Напряжение холостого хода источника должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и безопасным для человека.

2. После возникновения дуги напряжение источника должно уменьшаться до значений, соответствующих напряжению горения дуги.

3. При изменении длины дуги не должно происходить значительного изменения сварочного тока.

4. При коротких замыканиях ток в цепи не должен превышать рабочий ток при сварке более чем на 20-40 %.

5. Источник тока должен обеспечивать возможность легкого и плавного регулирования сварочного тока.

6. Источник должен обладать хорошими динамическими свойствами, т.е. должен быстро реагировать на изменение тока и напряжения в сварочной дуге.

7. КПД источника тока должен быть достаточно высоким. Источники сварочного тока в большинстве случаев имеют крутопадающую внешнюю характеристику.

Малогабаритные сварочные трансформаторы типа ТДП-1 предназначены для ручной дуговой сварки в условиях монтажа или ремонта и выполняются с повышенным рассеиванием, регулируемым путем изменения расстояний между первичными и вторичными обмотками. У трансформатора ТДП-1 плавное и ступенчатое регулирование сварочного тока (рис.3).

Рис.3. Электрическая схема сварочного трансформатора типа ТДП-1

На обоих стержнях магнитопровода расположены по одной катушке первичной и вторичной обмоток. Катушки обмоток соединяется последовательно или параллельно. Неподвижно катушки первичной обмотки закреплены у нижнего ярма. Подвижные катушки вторичной обмотки перемещаются вручную ходовым винтом и несущей гайкой. Наибольший сварочный ток достигается при сближении обмоток, а наименьший - при удалении.

Трансформаторы снабжаются механическими токоуказателями. Алюминиевые обмотки трансформаторов армированы на выводах медью. Охлаждение трансформаторов естественное - воздушное. Снабжаются фильтрами против радиопомех.

Основные технические данные сварочного трансформатора ТДП-1 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Напряжение питающей сети	380 или 220 В
Рабочее напряжение	25 В
Напряжение холостого хода	68 В
Сварочный ток: номинальное значение	160 А.
Пределы регулирования	58...180 А
Номинальный режим работы, ПН, %	20
Номинальная мощность	11,4 кВА
Коэффициент мощности	0,5
Габаритные размеры: длина × ширина × высота	435×310×535
Масса	38 кг